太陽能高效利用的有機溫差熱電體系的構建與性能調控

《太陽能高效利用的有機溫差熱電體系的構建與性能調控》是依託大連理工大學,由唐炳濤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：太陽能高效利用的有機溫差熱電體系的構建與性能調控
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：唐炳濤

項目摘要

溫差熱電利用固體內部載流子運動來實現熱能和電能的直接轉換，屬於全固態能量轉換方式，具有清潔、無噪音等特性。本項研究針對太陽能溫差熱電體系對占太陽輻射能40%的可見光直接熱效應低導致太陽輻射難以高效利用、無機熱電材料可加工性差導致器件成型困難的核心問題，設計將對可見光具有強吸收與光熱轉換功能的染料、儲能密度大且溫度近似恆定的有機相變材料、易加工成型的納米碳摻雜本徵態取代聚噻吩導電高分子引入溫差熱電，構築太陽能高效利用的有機溫差熱電體系。對納米碳摻雜本徵態改性聚噻吩導電高分子熱電材料的製備技術、結構、電導率、賽貝克係數和熱導率進行系統研究，揭示複合結構中界面效應對電、熱輸送的調製機制，為探尋性能優異的新型熱電材料提供借鑑；研究所構建的溫差熱電體系中光、熱、電的能量捕集、轉換與傳遞機理，實現太陽能高效利用，為高性能太陽能溫差熱電研究提供理論依據。

結題摘要

溫差熱電利用固體內部載流子運動實現熱能和電能的直接轉換，屬於全固態能量轉換方式，具有清潔、無噪音等特性。本項研究針對太陽能溫差熱電體系對占太陽輻射能40%的可見光直接熱效應低導致太陽輻射能難以高效利用的核心問題，設計將對可見光具有強吸收與光熱轉換功能的染料、碳材料、儲能密度大且溫度近似恆定的有機相變材料引入溫差熱電，構築太陽能高效利用的有機溫差熱電體系。研究所構建的溫差熱電體系中光、熱、電的能量捕集、轉換與傳遞機理，為高性能太陽能溫差熱電研究提供理論依據。項目執行期間，賦予支撐骨架相變特性，並引入碳材料、染料等光熱轉換材料，製備了高相變焓值、高光熱轉換效率的熱端相變儲熱材料。製備了高蓄冷能力的冷端相變蓄冷材料，並利用熱端光熱轉換材料、溫差組件、冷端蓄冷材料構建太陽能溫差熱電體系，利用熱端光熱轉換相變材料的光捕集與光熱轉換性能實現可見光向熱能的轉換，利用冷熱端相變材料的相變特性，實現溫差控制，得到一定時間內穩定的電流輸出。進一步對溫差組件進行結構設計與改進，構建了柔性熱電體系。經系統研究，成功製備了性能優異的熱端相變材料和冷端相變材料，構建了相變材料支撐的太陽能溫差熱電體系，實現了太陽能通過熱能向電能的轉換，且利用相變材料相變過程溫度恆定的特性，實現溫差控制，得到了一定時間內穩定的電流輸出。利用聚合物為柔性基底，構建柔性熱電器件，為高性能太陽能溫差熱電體系的構建與柔性器件的設計提供了新思路。