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標題: 儲存太陽熱能不再需要大鏡面﹐科學家研發規模可大可小高彈性設備 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-11-28 01:14 AM 標題: 儲存太陽熱能不再需要大鏡面﹐科學家研發規模可大可小高彈性設備

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　　通常說到太陽儲熱系統﹐可能腦袋第一個想到的會是中央轟立著熱熔鹽塔的龐大鏡子陣列﹐而現在有科學家研發出規模大小由之﹑放哪都適合﹐商業與住家都能使用﹐且24小時都運作的太陽能儲熱系統。
　　目前太陽能使用主要分為光電和光熱兩大部分﹐其中太陽光電就是常見的一片片藍色太陽能板﹐太陽光熱系統則是用透過一面面鏡子將陽光反射在同一點上﹐產生超過上千度的高溫後再加以儲存起來。
　　不過太陽熱能系統由於需要聚集夠多的熱量﹐得占用大面積的土地來放置鏡片﹐前置成本相當昂貴﹐應用僅侷限在公用事業專案﹐對此﹐美國休士頓大學已經研發出商業與家用都可使用的熱儲能系統﹐且使用範圍非常廣泛。
　　美國休士頓大學團隊認為﹐他們研發的太陽能儲熱系統不僅能用在發電﹐也對蒸餾﹑脫鹽等海水淡化大有益處﹐他們透過局部相變材料(Phase Change Material﹐PCM)與分子儲能材料(molecular storage material﹐MSM)﹐成功捕獲並加以儲存太陽熱能。
　　日出日落自然事﹑也不會天天都是晴朗好天氣﹐因此要如何穩穩鎖住太陽熱能相當重要﹐其中PCM可隨溫度變化改變物理性質﹐並在轉換過程中吸收與釋放能量﹐日常生活中的石蠟便是一例﹐科學家則可根據不同溫度範圍﹑不同儲熱容量等因素﹐選擇合適的材料。
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　　科學家同時也使用降冰片二烯(norbornadiene)-四環庚烷(quadricyclane)有機化合物做為分子儲熱系統﹐將太陽能量以分子形式儲存起來﹐需要使用時再透過光讓原子鍵重新排列﹐從化合物降冰片二烯轉變成四環庚烷﹐轉變過程中就會釋放出大量熱量﹐其除了具有極佳的熱量釋放與比能﹐也能降低管線使用﹑避免熱量因時間流逝﹑管線輸送而散失。
　　使用PCM與MSM可大幅提高研究的彈性﹐休士頓大學機械工程教授Hadi Ghasemi指出﹐可以利用不同的材料與排列組合﹐用相同概念﹑不同材料來提高儲存溫度與效率。同時這兩種材料之間也用矽氣凝膠區隔以維持溫度﹐休士頓大學團隊指出﹐新型太陽能儲熱系統24小時都能運作﹐小型設備的運作效率為73%﹐更大的太陽能儲熱設備捕熱效率高達90%。
　　研究人員更指出﹐該設備能夠捕獲全部光譜的陽光﹐可立即使用﹑多餘的熱量則會轉化為分子能量儲存。就算是夜晚時分﹐也能回收高達80%熱量﹐日間回收率甚至更高。團隊指出﹐新型太陽儲熱系統在白天時段能儲存超過攝氏120度﹐夜間時分或是陰雨天時﹐就能將能量轉換成分子形式﹐需要使用時再轉換成能量較高的分子。
　　雖然目前新太陽熱能技術還尚未跨越實驗室階段﹐但已經有許多科學家與新創公司看好太陽熱能商機﹐各種新奇百怪的設備如雨後春筍般冒出﹐或許未來太陽儲熱系統將不再只限於公用事業範圍。

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