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吸附式热电池可使电动汽车增程40%

作者: 时间:2016-12-21 来源:网络 收藏


Narayanan 继续解释道, 在材料吸收水分子的过程中, 热量就会被释放出来。该热量可以用来加热乘客舱,也可以被热交换器吸收,然后通过散热器释放到大气中。

与传统蒸气冷凝系统不同,新的装置所需电能可忽略不计,因为系统是被动地将蒸发的冷媒水从蒸发器中输送到吸附剂床上的,也就是说不需要蒸气输送或压缩这种外部方式。吸附剂床工作温度约为80℃,而蒸发器工作温度在0 到-5℃之间。

当吸附剂达到饱和的状态时,在电化学电池充电时, 热电池系统就需要再次“充电”。吸附剂再生就是将其加热到200℃以上并维持几个小时,这样水就会被蒸发掉。水蒸气从吸附剂上离开后就会在冷凝器上转变成水,水会被收集到储水器中,为下次循环之用。

本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/201612/332292.htm新的吸附剂材料

“吸附制冷循环在大型工业系统中非常常见,但是我们的系统工作方式还不一样,”Wang 说道。现有的系统能量转换效率较低,而且体检庞大、笨重。作为热电池, 其所采用的吸附材料性能要更高,这样电池才能够做到能量更高、更紧凑和更轻。

在系统所占空间方面还有一个挑战,就是大多数此类系统都需要独立的容器进行制冷剂的蒸发和压缩,但是研究小组针对这两个步骤将容器简化为了一个。这种一体的冷凝器和蒸发器设计大大节省了空间,可以很快将水蒸气输送到冷凝器表面。为了使储水空间足够大,吸附剂一层层安装在同心片管上,同心片管再安装在蒸发器和冷凝器周围。

麻省理工研究人员开发了一种新的材料,具有非常高的吸附能力。这种材料基于沸石, 一种很容易获取的多微孔铝硅酸盐材料。研究人员通过化学方式将沸石中硅原子链上的部分结构移除,通过这种方式改变了细孔的尺寸,提高了材料的亲水性,创造了一种具有很强的混合型物理/ 化学吸附能力的材料。但是从不利的角度看,这种材料在再生过程中需要高达200℃的热量来蒸发水分。

考虑到高多孔性矿物质导热性不好,研究人员还添加了热导性碳基粘合剂,帮助热量快速地释放。

特制分子

美国能源高级研究项目局赞助的项目还在研究特制分子。这种分子具有非常强的吸附性能。化学教授Omar M. Yaghi 及其在加州大学伯克利分校的同事专注于金属有机骨架(MOF)分子的研究。这种分子的结构可以通过调整来系统地改变其物理性和化学性。

“金属有机骨架的妙处就在于你可以采用不同的连接体来连接金属团簇,”Narayanan 说道。这种方式提供了较大灵活性,材料的细孔尺寸可以随意改变。

金属有机骨架还具备较低的再生温度,有助于提高系统循环工作的效率。

不过,这种改变分子结构的方式也有其自身的挑战。使金属有机骨架性能保持稳定且不与水发生反应便是一个问题,而生产可扩充性和成本目前也不明确。如果在这两个方面取得突破,金属有机骨架吸附剂的热能储存密度甚至要大于沸石吸附剂。

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