吸附式热电池可使电动汽车增程40%
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。
“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。
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。
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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