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耶鲁工程师将浪费的热量转化为电力

更新时间:2018-05-15

em耶鲁大学工程师已经开发出一种新技术,它可以从工业源和发电厂产生的低温废热中产生能量。 / em

据估计,仅在美国就有可回收的废热可为数千万个家庭供电。虽然现有技术可以重复利用高温热量或将其转化为电力,但由于工厂的热量排放与周围环境之间的温差较小,因此很难从低温热浪中有效地提取能量。此外,传统系统设计为针对特定的温差,因此当废热输出波动时,它们的效率较低。

耶鲁大学化学与环境工程系的研究人员已经开发出了克服这些挑战的新技术。关键是一种“纳米气泡膜”,当它浸入水中时,它可以捕获毛孔内的微小气泡。加热膜的一侧导致水蒸发,穿过气隙行进,并在膜的另一侧冷凝。然后将这种温度驱动的穿过膜的水流导向涡轮机发电。

为了证明这个概念,该团队建立了一个小型系统,并证明纳米气泡膜可以产生加压水流,并且即使在热波动和温度差异小至20摄氏度的情况下也可以发电 - 这使得可以与浪费来自工业来源的热量。研究结果于6月27日在线发表在Nature Nature杂志上。

研究人员使用具有表面化学特性的纳米结构化膜来帮助捕获气泡,即使在产生大的压力时也能将气泡保留在孔内。这些膜厚约两片纸,由高疏水性(防水)聚合物纳米纤维制成。

“该文件的相关作者,耶鲁大学化学与环境工程学教授Roberto C. Goizueta教授的Menachem Elimelech说:”确定有利于压力产生的强大空气捕集膜非常重要。 “如果没有正确的膜,水会排出孔隙中的空气,这个过程将不可行。”

原型的演示证实了研究人员对该技术的价值。

该研究的第一作者,化学和环境工程博士生Anthony Straub说:“我们发现该系统的效率可以超过同类技术的效率。” “这个过程也只使用水,因此它具有成本效益和环保性。”

研究人员计划继续研究这项技术,开发可以更好地捕获气泡的改进膜。他们也在研究大规模的未来系统如何运作。

除了Elimelech和Straub之外,研究小组还包括耶鲁大学前博士生,现任哥伦比亚大学助理教授的Ngai Yin Yip;范德比尔大学前耶鲁博士后现任助理教授石世红;以及耶鲁大学化学和环境工程博士后Jongho Lee。

出版物:Anthony P. Straub等人,“使用通过纳米多孔膜的热渗透蒸气传输收获低等级热能”,Nature Energy 1,Article number:16090(2016); DOI:10.1038 / nenergy.2016.90

来源:耶鲁大学William Weir

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