固体氧化物燃料电池和热辐射电池耦合系统的优化分析

建立由固体氧化物燃料电池(SOFC)、回热器、热辐射电池(TRC)组成的耦合系统模型。综合考虑SOFC的电流密度和TRC的电压对系统输出功率密度和效率的影响。推导出SOFC、TRC及其耦合系统输出功率和效率的公式。当给定面积比时,分析输出功率密度和效率关于电流密度的变化规律。随后对带隙能进行优化,确定系统的工作电流区间。针对系统对输出功率密度和效率的不同需求,通过引入多目标优化函数,分别给出相应的输出功率密度和效率的优化区间。结果表明,TRC能有效回收SOFC产生的余热热能,SOFC-TRC耦合系统比单独的SOFC具有更高的功率和效率。

近场热光伏和热辐射电池系统中熵的应用

近场辐射换热能够极大地提高热光伏和热辐射电池系统的输出电功率,因此研究近场热光伏和热辐射电池系统的转换效率具有重要意义。本文通过计算近场效应影响下的辐射热流和熵流,给出了近场热光伏和热辐射电池系统的最大理论转换效率,并与实际转换效率对比。结果发现在近场热光伏和热辐射电池系统中,纳米线、纳米孔两种微结构和双曲线材料相比平板和电介质,不仅有更强的辐射热流,而且有更高的理论效率。但是在实际过程中,由于近场热光伏和热辐射电池系统中光谱辐射热流的峰值频率小于电池能带间隙所对应的频率,所以其实际效率低于最大理论效率。本工作为近场热光伏和热辐射电池系统的转换效率提供了一个理论极限。

新型能量转换微器件的热力学特性综述

新型微器件因其微小体积和高效能量转换等特点而备受关注。热电发电器、热光伏电池、热离子器件和热辐射电池等构成了新型微器件,为推动新能源开发及有效回收余热提供了有效途径,这些固态能量转换器件在两个不同温度的热源间运作,以物理机制将热能部分高效转化为电能,呈现出卓越的功率密度和转换效率。探讨了新型能量转换微器件的热力学特性,结果表明,这些新型微器件在能量转换效率方面表现出色,可满足人们对清洁、高效能源的迫切需求,为能源转换技术的发展提供支持。

The Temperature Variation of a Solar Cell in Relation to Its Performance

The temperature of a solar cell subjected to the incident global solar radiation as a function of the local day time is determined. A heat balance equation is solved considering the heat losses due to convection and thermal radiation. The cell efficiency is estimated as a measure of its performance. The results reveal that the temperature within the cell attains significant values. Nevertheless, the temperature dependence of its efficiency along the day time is not pronouncing. It slightly decreases with temperature.