太阳能光-热转化是利用太阳能最简单、最直接有效的途径之一。除了常见的太阳能热水器之外，太阳能光-热转化还可以用于采暖制冷，海水淡化以及光-热发电等。光-热发电和海水淡化主要是利用太阳能集热器将所吸收的热能转化为蒸汽（光-热转化）。理想的太阳能蒸汽产生系统必须具有高效的光吸收能力、强有力的水抽取能力及高效的光-热转化能力。因此，前期的太阳能光-热（蒸汽）转化器的研究主要集中在开发和设计高效的光吸收材料、光-热转化材料、水抽取通道及蒸汽产生通道。材料体系及结构主要有：碳基材料、聚合物凝胶、金属等离子体结构、金属-碳的复合结构及分级的纳米结构等。
但是，当前的太阳能光-热（蒸汽）转化器大都依赖于持续稳定且垂直入射的光照条件或较高的环境温度以获得优异的光-热（蒸汽）转化效率。基于此，南京大学电子科学与工程学院徐骏教授团队继前期报道的具有全方位太阳光吸收的铜-硅纳米线分级结构太阳能集热器之后(J. Mater. Chem. A, 2018, 6,22976)，与现代工程与应用科学学院的周林副教授合作，又报道了一种具有高效热捕获和储存能力的三维石墨烯/蜂巢（Graphene-based hive (GBH)）太阳能光-热（蒸汽）发生器。该光-热（蒸汽）发生器具有分级的热捕获结构，可通过分级的热回流方式实现有效的热局域和热储存。
其中，高温石墨烯层、与石墨烯接触的三明治结构蜂巢顶层及构筑于蜂巢内部的三明治结构水通道及热局域层，通过分级的界面局域加热实现高效的光-热（蒸汽）转化。最终实现了1个太阳光强度持续照射下——85％的光-热（蒸汽）转化效率。特别地，1小时内不连续光照下水蒸发的总质量达到连续光照下水蒸发总质量的81%。该GBH结构的设计，实现了高效的热捕获、热局域及长期的热储存效果，有利于高效集热系统的开发和在自然环境（晴天或阴天）中工作的高效太阳能光-热（蒸汽）产生系统的开发。
图1 3D 石墨烯/蜂巢太阳能集热器的光-热转化及热捕获示意图。
图2 3D 石墨烯/蜂巢器件的光-热（蒸汽）转化性能表征。（a）吸收光谱图。（b）光-热转化及热捕获性能。（c）连续光照及不连续光照条件下光-热蒸汽生产速率对比图。（d）海水淡化应用。
该工作以“Enhancement of solar vapor generation by a 3D hierarchical heat trapping structure”为题，近期发表于J. Mater. Chem. A杂志上。南京大学电子科学与工程学院博士生宋小瑛为论文第一作者，徐骏教授和宋虎成副研究员为论文的共同通讯作者。该工作受到了国家自然科学基金项目，国家重点研究开发计划项目及江苏省自然科学基金的支持。
据了解，太阳能一般指太阳光的辐射能量.太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式.
我们现今所使用的能源,有些直接来自太阳,有些是太阳能转化的能源,像水能、风能、生物能,有些是早期由太阳能转化来的一直储存在地球上的能源,像煤炭、石油这样的化石燃料.
太阳能是一种辐射能,具有即时性,必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存.将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换器,集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能,利用光伏效应太阳电池可以将太阳能转换成电能,通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能,等等.原则上,太阳能可以直接或间接转换成任何形式的能量,但转换次数越多,最终太阳能转换的效率便越低.
太阳能-热能转换
黑色吸收面吸收太阳辐射,可以将太阳能转换成热能,其吸收性能好,但辐射热损失大,所以黑色吸收面不是理想的太阳能吸收面.选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比,吸收太阳辐射的性能好,且辐射热损失小,是比较理想的太阳能吸收面.这种吸收面由选择性吸收材料制成,简称为选择性涂层.它是在本世纪40年代提出的,1955年达到实用要求,70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用,目前已研制成上百种选择性涂层.我国自70年代开始研制选择性涂层,取得了许多成果,并在太阳集热器上广泛使用,效果十分显著.
太阳能-电能转换
电能是一种高品位能量,利用、传输和分配都比较方便.将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础,世界各国都十分重视,其转换途径很多,有光电直接转换,有光热电间接转换等.这里重点介绍光电直接转换器件--太阳电池.世界上,1941年出现有关硅太阳电池报道,1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池,1958年太阳电池应用于卫星供电.在70年代以前,由于太阳电池效率低,售价昂贵,主要应用在空间.70年代以后,对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究,在提高效率和降低成本方面取得较大进展,地面应用规模逐渐扩大,但从大规模利用太阳能而言,与常规发电相比,成本仍然大高.
文章来源： 材料科学与工程
本文来源于互联网:书信起笔+ 关注专题自然通讯：氧化石墨烯与一种蛋白质的3D打印可复制血管组织的管状结构石墨烯形成防止铜腐蚀杂化层的独特方法 揭示纳米多孔石墨烯的新导热机制
阅读更多内容
狠戳这里
参与回复进入新闻列表 查看更多赞（0）踩（0）收藏太阳能光热转换南京大学进入“石墨烯”首页，浏览更多精彩内容 >>石墨烯材料石墨烯超导重大发现！物理学家在高温超导体发展迈出重要一步超导材料魔角石墨烯《Nature》三维石墨烯网络结构的合成、性能表征及潜在应用研究进展三维石墨烯性能表征美国微粉公司推出新产品——GraphShield 730 可用于粉末涂料蜡复合技术粉末涂料中科院利用石墨烯薄膜设计出全固态柔性电化学电容器石墨烯储能电容器鼓励各地减免个体工商户房租：进一步释放经营场所资源个体商户房租市场监管总局金属锂的电结晶特性在还原氧化石墨烯(rGO)上实现平面锂层定向生长锂电池结晶氧化还原单层石墨烯力学性质获进展 助力石墨烯真实力学性能标准形成高性能材料超级材料超级钻石：卡内基科学研究所合成首个热力学稳定碳基笼形物卡内基科学研究所超级钻石碳基BGI石墨烯薄膜生产示范中心正式启动 核心技术开启产业化石墨烯薄膜单层石墨烯膜材料制备获进展！颜宁团队开发低成本新方法颜宁石墨烯材料石墨烯的2019：从“逐渐退烧”迈向“新材料之王”石墨烯材料石墨烯智能运动衣有望制成！将温度传感和凉感集成于一体改性纤维智能服装超级波纹！研究人员打破石墨烯异质结构中莫尔条纹的几何限制石墨烯异质结构小于十分之一毫米！巴塞尔大学精确测量硅烯中的原子排列硅烯石墨烯显微镜硅增强或替代传统石墨负极 Nexeon获得关键硅负极专利硅石墨重磅！中国科学技术大学等突破热等离子体高能耗技术瓶颈等离子体石墨烯科学家实现等离子体宏观制备石墨烯 有望低成本大规模连续生产中国科学技术大学新型材料强强联手！五矿集团联手黑龙江打造千亿级石墨产业集群五矿集团石墨材料新能源材料石墨烯制备的超薄金刚石膜 无需高温高压可以增韧电子器件金刚石薄膜中科院研发单层多晶石墨烯可控断裂技术 有望大规模生产石墨烯多晶石墨烯中科院剑桥大学研开发新型石墨烯复合材料 可“吃掉”常见大气污染物石墨烯复合材料大气污染黑磷制纳米材料新用途！可用于神经、血管再生和免疫稳态纳米材料上海交大新突破！我国首次通过机械剥离和液体剥离得到紫磷烯二维材料紫磷烯西安交大世界领先的五大石墨烯研究中心与中国顶尖石墨烯研究机构石墨烯研究研究机构填补应用空白！我国成功研制富勒烯高温耐磨薄膜富勒烯航空发动机天大制备新型云母膜 有望推进氢燃料电池汽车商业化发展燃料电池云母膜石墨烯膜西安交大合成第六主族新型二维材料碲烯 弥补黑磷弊端二维材料西安交通大学打破国外垄断！蚌埠成功拉引430毫米类石墨烯高导膜石墨烯膜导热材料碳华新材料济南新旧动能转换先行区举办先进材料产业高端研讨会 石墨烯产业美国开发出高强度仿生石墨烯基电极材料 可直接充当多功能结构材料石墨烯储能材料+加载更多新闻
除特别注明外，本站所有文章均为乐克严选实验室设备原创，转载请注明出处来自https://info.lekoc.com/1283.html
