Aurinkosähköllä, suorana teknologiana auringonvalon muuntamiseksi sähköksi, on merkittävä potentiaali käsitellä jatkuvasti kasvavia ympäristöongelmia ja halu vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Aurinkosähkön lämpöstabiilius on suuri huolenaihe harkittaessa laajamittaista kaupallistamista olosuhteissa, joissa laitteen huonontuminen korkean lämpötilan käytön seurauksena on mahdollista. Vaiheenmuutosmateriaalit (PCM) ovat erittäin lupaavia tällaisten laitteiden lämmönhallinnassa niiden korkean piilevän lämmön ja luontaisten lämmönsiirtoominaisuuksien vuoksi. Suuri haaste PCM:ien soveltamisessa aurinkosähköön on kuitenkin korkean energiatiheyden saavuttaminen säilyttäen samalla korkea tehotiheys, erityisesti aurinkosähkölaitteen erilaisilla asennoilla. Tässä työssä metallivaahdolla varustetun komposiitti-PCM:n dynaamisia lämmönsiirto-ominaisuuksia tutkitaan systemaattisesti huokosmittakaavaisella Boltzmann-mallilla. On havaittu, että komposiitti-PCM:iden sulamisnopeus laskee dramaattisesti myöhäisessä sulamisvaiheessa jättäen kiinteän PCM-alueen ("kuollut alue") pitkäksi aikaa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi ehdotamme erityistä, epätasaista rakennetta komposiitti-PCM:lle, jonka huokoisuus kuolleella alueella on erilainen kuin muualla. Komposiitti-PCM:n sulamisnopeutta, energiatiheyttä ja tehotiheyttä voidaan parantaa merkittävästi räätälöimällä komposiittimetallivaahdon huokoisuutta. Esimerkiksi Fourier-luvulla 0,30 kotelon energiatiheys, jonka kuolleen alueen huokoisuus on 0,80, on 6,8 % suurempi kuin kuolleen alueen huokoisuuden ollessa 0,95. Tämä työ tarjoaa tehokkaan strategian PCM:ien soveltamiseen aurinkosähkön lämmönhallintaan ja tasoittaa tietä PCM:iden energian varastointiominaisuuksien optimointiin erilaisissa työolosuhteissa.
Postitusaika: 25.1.2022

