白炽灯泡可能不会死;太阳能记录;安全的电池。
白炽灯泡可能不会死
白炽灯泡可以高效——或者更甚——比led ?超过95%的能量进入白炽灯是浪费,大部分的热量,所以,麻省理工大学和普渡大学的研究人员看看是否可以改变。
传统的加热金属丝,随之而来的损失,作为基础。而是让废热在红外辐射的形式消散,二级结构建造的光子晶体包围了灯丝捕捉辐射和反射回的灯丝re-absorbed并重新发出的可见光。白炽灯建立在新系统可能达到的效率高达40%,该小组说。
为此,他们不得不从头开始重新设计白炽灯丝。“一个普通灯泡的灯丝是一块长而卷曲的钨丝。灯丝是laser-machined钨的平板:这完全是平面,”普渡大学物理系的教授Peter Bermel说。平面丝有一个很大的区域,因此非常高效re-absorbing光反射的过滤器。在描述如何将新设备不同于先前提出的概念,马林Soljačić,麻省理工学院物理学教授强调,“这是滤波器的特殊属性和灯丝的形状,使大量不必要的辐射光的回收。”
概念验证设备由麻省理工学院的研究人员演示了一个两步的过程原则使白炽灯泡更有效。(来源:Ognjen大型/麻省理工学院)
第一个概念验证单位由团队尚未达到这一水平,实现效率约6.6%。但即便如此,初步结果匹配的效率一些今天的节能灯和led,他们指出。它已经是一个三倍比今天的白炽灯的效率。
涉及的技术有潜力对许多其他应用程序除了灯泡,Soljačić说。同样的方法可以产生戏剧性的影响”thermo-photovoltaics等能量转换方案的性能。thermo-photovoltaic设备,热量从外部源(化工、太阳能等)使发光材料,使其发出光转换成电能的光伏吸收器。
“led是伟大的事情,人们应该购买他们,“Soljačić说。“但理解这些基本性质”的光,热,和物质相互作用和如何更有效地利用光的能量”是非常重要的各种各样的事情。”
他补充道:“控制热排放的能力是非常重要的。这是这项工作的真正贡献。“至于哪些其他实际应用最有可能利用这个基本的新技术,他说,“它还为时尚早。”
太阳能记录
科学家在美国能源部的国家可再生能源实验室(NREL)和瑞士电子产品和技术中心(CSEM)设置一个新的世界纪录对于non-concentrated阳光转化为电能的使用dual-junction III-V /硅太阳能电池。
新注册纪录转换效率为29.8%,使用前细胞制成的磷化铟镓由NREL开发,和底部细胞由晶体硅由CSEM使用硅异质结技术。分别进行了两个细胞,然后通过NREL堆叠。
“dual-junction装置的性能超过了29.4%,晶体硅太阳能电池的理论极限,”大卫说年轻,国家可再生能源实验室的资深研究员。
更安全的电池
旨在防止这种火灾促使召回和禁令范围广泛的电池驱动的设备,斯坦福大学的研究人员开发出第一个锂离子电池关闭之前过热重启,然后立即当温度冷却。
一个典型的锂离子电池由两个电极和一个液体或凝胶电解质,带电粒子。刺穿,做空或过度充电电池产生热量。如果温度达到300华氏度(150摄氏度),电解液可能着火并引发爆炸。
几个技术被用来防止电池火灾,如添加阻燃剂的电解液。在2014年斯坦福大学的工程师Yi Cui创建了一个“智能”电池,提供足够的警告之前太热。
“不幸的是,这些技术是不可逆的,所以电池过热后不再是功能性,“崔说,材料科学和工程学副教授和光子的科学。“很明显,尽管许多努力迄今为止,电池安全仍然是一个重要的问题,需要一种新方法。”
电池的实验中,研究人员涂镍微粒与石墨烯纳米表面突出来的尖刺和嵌入粒子的弹性聚乙烯薄膜。
被捆绑在一起,如下所示,graphene-coated镍导电的纳米颗粒。电池过热时,粒子分离和电流停止流动。在冷却过程中,粒子团聚,电池又开始发电。(来源:斯坦福大学)
“我们在聚乙烯薄膜电池电极的电流流过它,”郑Chen说该研究的第一作者。“导电的粒子彼此身体上的接触。但在热膨胀,聚乙烯拉伸。导致颗粒分开,使这部电影绝缘的电力可以不再流过电池。”
当研究者加热电池160 F (70 C),聚乙烯薄膜迅速扩大像一个气球,导致粒子的分离和电池关闭。但是,当气温下降回落到160 F (70 C),聚乙烯萎缩,颗粒接触回来,电池又开始发电。
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