【摘 要】
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太阳能光伏/热（Photovoltaic/therma,PV/T）利用技术由于可以同时获得电能和热能而备受关注。其中温差发电技术与PV/T系统结合的光电-热电系统,有效的缓解了PV电池热负荷过高的问题,同时将PV/T系统中热能转化为电能。但目前这种光电-热电系统是对PV电池进行被动冷却,并没有从根本上解决PV电池光谱不匹配的问题。因此本文设计了基于纳米流体分频光电-热电系统,以ZnO纳米流体为分频
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太阳能光伏/热（Photovoltaic/therma,PV/T）利用技术由于可以同时获得电能和热能而备受关注。其中温差发电技术与PV/T系统结合的光电-热电系统,有效的缓解了PV电池热负荷过高的问题,同时将PV/T系统中热能转化为电能。但目前这种光电-热电系统是对PV电池进行被动冷却,并没有从根本上解决PV电池光谱不匹配的问题。因此本文设计了基于纳米流体分频光电-热电系统,以ZnO纳米流体为分频液体,搭建了基于纳米流体分频光电-热电系统和基于纳米流体聚光分频光电-热电系统,并通过实验研究了系统的热性能和电性能。采用一步法制备了ZnO纳米流体。配制了不同浓度的ZnO/乙二醇（Ethylene glycol,EG）纳米流体,采用沉降观察法验证其稳定性。利用紫外可见光近红外分光光度计考察了ZnO/EG纳米流体的光学特性。结果表明,静止放置7天的ZnO/EG纳米流体并无沉淀,所制备ZnO/EG纳米流体具有优异的稳定性。ZnO/EG纳米流体在400-1100 nm波段内的分频窗口范围内具有良好的透射特性,同时在红外波段具有良好的吸收特性。搭建了基于纳米流体分频的光电-热电实验平台。研究了纳米流体浓度,纳米流体流量及冷却水温度对系统发电性能的影响,通过伏安法测量并计算出温差发电电池的输出功率。结果表明,当冷却水温度为5℃时,温差发电电池的电流达到112.56 m A。相较于冷却水为25℃时,温差发电片电流增加了3.56倍。在以80 ppm ZnO/EG纳米流体为循环液体,流量为5 m L/min,冷却水温为20℃,环境温度为26℃的情况下,系统中温差发电电池的最大输出功率为1.31 m W。结合聚光装置以进一步提升系统的电性能,构建了基于纳米流体聚光分频的光电-热电实验系统。研究了纳米流体浓度,纳米流体流量及冷却水温度对纳米流体聚光分频光电-热电系统发电性能的影响,并验证了系统的稳定性。结果表明,当冷却水温度为5℃时,温差发电电池电流达到139.70 m A。相较于冷却水为25℃时,温差发电电池电流增加了2.77倍。整个系统的稳定性良好。以80 ppm ZnO/EG为循环液体,流量为5 m L/min,冷却水温为20℃,环境温度为26℃时,温差发电电池最大输出功率达到2.73 m W。
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