麻省理工学院的新型热引擎效率击败了蒸汽轮机

自工业革命以来,蒸汽力量一直是现代世界的中流台。即使在今天,世界上大多数电力都是由蒸汽轮机在煤炭,天然气和核电PLA上生产的

自工业革命以来,蒸汽力量一直是现代世界的中流台。即使在今天,世界上大多数电力都是由煤炭,天然气和核电站在蒸汽轮机生产的。

但是现在,由麻省理工学院的研究人员和国家可再生能源实验室(NREL)开发的另一种热发动机正在超过蒸汽涡轮机的效率,有可能释放我们制造和存储能源的转换。

挑战:在过去的十年中,生产可再生能源的成本急剧下降,2020年,国际能源局报告说,太阳能已成为历史上最便宜的电力来源。

热发动机是将热量转换为电力的设备 – 蒸汽轮机是最常见的例子。

可再生能源对环境的比化石燃料也更好,但是我们仍然依靠煤炭,石油和天然气来生产我们三分之二的电力,这主要是因为它们更可靠 – 我们总是可以燃烧更多的燃料,但是我们可以燃烧更多的燃料无法使阳光照耀或吹风。

我们可以在电池中暂时存储多余的可再生能源,但是由于电池会随着时间的推移而失去充电,因此存储只能持续几天或几周。这意味着我们从夏天开始就无法在冬季使用大量的太阳能。

热门话题:开发不会迅速失去充电的电池,但是还有另一种选择可以使可再生网格更可靠:热电池系统。

世界上有90%以上的电力是通过一种或另一种方式通过热量产生的,而加热发动机是处理转换过程的设备。

蒸汽涡轮机是最常见的例子 – 我们产生热量(通常是通过燃烧或气体),将水煮成旋转涡轮机的蒸汽,然后将机械能转化为电。有希望的效率范围。”

安德烈·莱纳特(Andrej Lenert)

嗜热伏硫托(TPV)细胞是另一种热发动机 – 它们使用半导体材料将光子从热源直接转换为电能。

像太阳能光伏电池一样,TPV细胞没有任何运动部件,这使它们比蒸汽涡轮机更便宜。它们还可以转换比涡轮更高的温度热量,从而提高其效率。

但是,与蒸汽轮机的35%相比,传统上TPV细胞的效率不如涡轮机高效,仅将热能的20%转化为电力。

麻省理工学院的加热发动机:至于如何将其连接到可再生能源中,我们可以通过将液体金属加热到可以长期存储的液体隔热的热电池中,从而将风或太阳能产生的能量储存。

为了将能量转换回电能,我们可以使用TPV细胞根据需要从热量中产生电力。

2019年,麻省理工学院研究人员计算出,获得高达35%的TPV电池的效率速率将使热电池系统在商业上可行,并且在NREL科学家的帮助下,他们现在设计了一个可以将高达4,350华氏度转换为Wahrenheit的热量。效率约40%

“嗜热伏硫托细胞是证明热电池是一个可行的概念的最后一步。”

Asegun Henry

关键是使用许多不同半导体材料的层 – 有些吸收了大多数可见和紫外线的光子,而另一些则吸收了红外线。细胞中的一面镀金的镜子反映了任何未吸收的光子回到热源以最大程度地减少废物。告诉科学。 “这是[TPV]第一次进入真正有希望的效率范围,这最终对许多应用至关重要。”

展望未来:团队的TPV热发动机大约是一个平方厘米的大。麻省理工学院的Asegun Henry想象着大约10,000平方英尺的网格支持的TPV细胞,并说用于创建大型光伏电池的系统可以适应该制造过程。

亨利说:“嗜热伏洛尔甲基细胞是证明热电池是一个可行的概念的最后一步。” “这是在增殖可再生能源并获得完全脱碳的网格的道路上的绝对关键步骤。”

本文最初由我们的姊妹网站Freethink发表。

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