吸附式熱電池可使電動汽車增程40%
Narayanan 繼續(xù)解釋道, 在材料吸收水分子的過程中, 熱量就會被釋放出來。該熱量可以用來加熱乘客艙,也可以被熱交換器吸收,然后通過散熱器釋放到大氣中。
與傳統(tǒng)蒸氣冷凝系統(tǒng)不同,新的裝置所需電能可忽略不計,因為系統(tǒng)是被動地將蒸發(fā)的冷媒水從蒸發(fā)器中輸送到吸附劑床上的,也就是說不需要蒸氣輸送或壓縮這種外部方式。吸附劑床工作溫度約為80℃,而蒸發(fā)器工作溫度在0 到-5℃之間。
當(dāng)吸附劑達到飽和的狀態(tài)時,在電化學(xué)電池充電時, 熱電池系統(tǒng)就需要再次“充電”。吸附劑再生就是將其加熱到200℃以上并維持幾個小時,這樣水就會被蒸發(fā)掉。水蒸氣從吸附劑上離開后就會在冷凝器上轉(zhuǎn)變成水,水會被收集到儲水器中,為下次循環(huán)之用。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201612/332292.htm新的吸附劑材料
“吸附制冷循環(huán)在大型工業(yè)系統(tǒng)中非常常見,但是我們的系統(tǒng)工作方式還不一樣,”Wang 說道?,F(xiàn)有的系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率較低,而且體檢龐大、笨重。作為熱電池, 其所采用的吸附材料性能要更高,這樣電池才能夠做到能量更高、更緊湊和更輕。在系統(tǒng)所占空間方面還有一個挑戰(zhàn),就是大多數(shù)此類系統(tǒng)都需要獨立的容器進行制冷劑的蒸發(fā)和壓縮,但是研究小組針對這兩個步驟將容器簡化為了一個。這種一體的冷凝器和蒸發(fā)器設(shè)計大大節(jié)省了空間,可以很快將水蒸氣輸送到冷凝器表面。為了使儲水空間足夠大,吸附劑一層層安裝在同心片管上,同心片管再安裝在蒸發(fā)器和冷凝器周圍。
麻省理工研究人員開發(fā)了一種新的材料,具有非常高的吸附能力。這種材料基于沸石, 一種很容易獲取的多微孔鋁硅酸鹽材料。研究人員通過化學(xué)方式將沸石中硅原子鏈上的部分結(jié)構(gòu)移除,通過這種方式改變了細(xì)孔的尺寸,提高了材料的親水性,創(chuàng)造了一種具有很強的混合型物理/ 化學(xué)吸附能力的材料。但是從不利的角度看,這種材料在再生過程中需要高達200℃的熱量來蒸發(fā)水分。考慮到高多孔性礦物質(zhì)導(dǎo)熱性不好,研究人員還添加了熱導(dǎo)性碳基粘合劑,幫助熱量快速地釋放。
特制分子
美國能源高級研究項目局贊助的項目還在研究特制分子。這種分子具有非常強的吸附性能?;瘜W(xué)教授Omar M. Yaghi 及其在加州大學(xué)伯克利分校的同事專注于金屬有機骨架(MOF)分子的研究。這種分子的結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)整來系統(tǒng)地改變其物理性和化學(xué)性。“金屬有機骨架的妙處就在于你可以采用不同的連接體來連接金屬團簇,”Narayanan 說道。這種方式提供了較大靈活性,材料的細(xì)孔尺寸可以隨意改變。
金屬有機骨架還具備較低的再生溫度,有助于提高系統(tǒng)循環(huán)工作的效率。
不過,這種改變分子結(jié)構(gòu)的方式也有其自身的挑戰(zhàn)。使金屬有機骨架性能保持穩(wěn)定且不與水發(fā)生反應(yīng)便是一個問題,而生產(chǎn)可擴充性和成本目前也不明確。如果在這兩個方面取得突破,金屬有機骨架吸附劑的熱能儲存密度甚至要大于沸石吸附劑。
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