新评论讨论了多孔体积太阳能接收器设计的进展

随着对清洁和可再生能源的需求不断增长，不同的太阳能收集技术正在积极开发。其中，聚光太阳能发电(CSP)系统已成为有效利用阳光发电的有前途的候选者。CSP使用多个镜子将阳光聚焦到中央接收器上，中央接收器吸收阳光并将其转化为热量，最终用于通过其他机制发电。

太阳能接收器是CSP系统最重要的组件之一。在过去的几十年里，人们对由多孔材料制成的多孔体积太阳能接收器(PVSR)进行了许多研究。这些孔隙不仅可以更深地渗透和更好地吸收阳光，而且还提供了很大的表面积，用于将积累的能量传导到周围的传热流体。然而，尽管PVSR具有如此潜力，但许多方面仍有待改进。

近日，中国西安交通大学何亚玲教授领导的研究团队全面回顾了常压和加压PVSR发展的最新进展和挑战。他们的文章于2023年6月18日在线发布，并将发表在《能源评论》上。

该综述涵盖了PVSR实验研究的进展，概述了20世纪80年代以来的成功和障碍，以及在此过程中获得的见解。然后讨论评估PVSR性能的不同标准：出口空气温度和系统热效率。

不幸的是，直接比较两个标准的性能仍然具有挑战性，因为出口空气温度和热效率的可能值范围随测试条件的不同而变化很大。因此，需要一种更加标准化的方法，该方法仍有待开发和验证。

接下来的回顾重点介绍了PVSR理论方面的发展。这些研究旨在准确了解太阳能接收器多孔材料内的流体流动和传热过程。总的来说，科学家们在这方面采用了两种不同的策略：直接孔隙尺度模拟和体积平均模拟。

孔隙尺度模拟涉及对多孔介质结构进行复杂的三维重建;这些技术的计算量非常大，通常很难设置，但可以提供最详细的见解。相比之下，体积平均模拟不考虑多孔介质的详细结构，而是依赖一组控制方程来进行预测。虽然这些模拟更容易设置，但所考虑的参数和方程必须准确匹配实际系统，而确保这一点具有挑战性。

然后，本文总结了旨在通过基于理论和实验见解的方法提高PVSR性能的最新进展。实现更好的体积太阳能吸收的一种有前途的方法是通过几何参数优化。

简而言之，此类策略涉及使多孔介质不均匀，以精确匹配集中到接收器上的不均匀太阳能，并捕获多孔材料内能量传递的不均匀特征。“一些例子包括建造由不同层或逐渐变化的结构组成的多孔接收器，”何教授指出。

致力于PVSR性能优化的另一个主要研究前沿是光谱选择性吸收。这里的目标是调整接收器的材料和结构特性，以使太阳光谱中的能量吸收最大化，同时红外光谱中的发射最小化。

最后，研究人员强调了阻碍PVSR发展的主要问题之一：缺乏比较不同设计的评估方法。此外，在PVSR取得有意义的突破以实现广泛的商业应用之前，在理论和实验领域仍然存在一些空白需要填补。何教授评论道：“希望这篇综述能够让人们更好地了解PVSR的开发和研究方法，并激发未来旨在提高其性能的研究。”

我们也希望PVSR技术尽快达到为可持续未来产生充足可再生能源所需的成熟水平!

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