Fotovoltaïsche technologie, als directe technologie om zonlicht om te zetten in elektriciteit, heeft een aanzienlijk potentieel om de steeds toenemende milieuproblemen en de wens om het gebruik van fossiele brandstoffen te verminderen, aan te pakken. De thermische stabiliteit van fotovoltaïsche cellen is een belangrijke zorg bij het overwegen van grootschalige commercialisering onder omstandigheden waarin degradatie van het apparaat door hoge temperaturen mogelijk is. Faseovergangsmaterialen (PCM's) zijn veelbelovend voor het thermisch beheer van dergelijke apparaten vanwege hun hoge latente warmte en inherente warmteoverdrachtseigenschappen. Een grote uitdaging bij de toepassing van PCM's op fotovoltaïsche cellen is echter het bereiken van een hoge energiedichtheid met behoud van een hoge vermogensdichtheid, met name bij verschillende oriëntaties van het fotovoltaïsche apparaat. In dit werk worden de dynamische warmteoverdrachtseigenschappen van een samengesteld PCM met ingebed metaalschuim systematisch bestudeerd met behulp van een Boltzmann-model met een poriënrooster. Het blijkt dat de smeltsnelheid van samengestelde PCM's in de late smeltfase dramatisch afneemt, waardoor er gedurende lange tijd een gebied van vast PCM (de "dode zone") overblijft. Om dit probleem aan te pakken, stellen we een speciale, niet-uniforme structuur voor het samengestelde PCM voor, met een andere porositeit in de dode zone dan elders. De smeltsnelheid, energiedichtheid en vermogensdichtheid van het samengestelde PCM kunnen aanzienlijk worden verbeterd door de porositeit van het samengestelde metaalschuim aan te passen. Zo is bij een Fourier-getal van 0,30 de energiedichtheid van een behuizing met een dode zone-porositeit van 0,80 6,8% hoger dan die met een dode zone-porositeit van 0,95. Dit werk biedt een effectieve strategie voor de toepassing van PCM's voor thermisch beheer van fotovoltaïsche cellen en effent de weg naar optimalisatie van de energieopslagcapaciteit van PCM's onder verschillende werkomstandigheden.
Geplaatst op: 25-01-2022






