熱光伏（Thermophotovoltaic）發(fā)電技術是一項將熱源產生的輻射能通過熱光伏電池的光電效應轉換成電能的技術。該技術擁有較高的能量輸出密度、理論效率,并且具有廣泛的能量來源,能夠應用在眾多燃燒場景。除此以外,它還可以和傳統(tǒng)的斯特林機和朗肯循環(huán)等技術進行耦合來進行熱電聯(lián)產,具有較高的實踐和應用價值。首先,本文設計和搭建了一個完整的熱光伏系統(tǒng),該系統(tǒng)包括供氣系統(tǒng)、燃燒器、輻射器、遮光系統(tǒng)、熱光伏電池、散熱系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)。并對散熱系統(tǒng)進行了性能測試,發(fā)現(xiàn)目前的散熱系統(tǒng)可以有效地降低輻射器的溫度。接著,本文對氧化物陶瓷輻射器進行了研究。通過造粒、成型、燒結等環(huán)節(jié),制備了含5%氧化鎳的氧化鎂輻射器,并對輻射器的輻射特性進行了測量,與其他文獻中的輻射特性進行對比。再次,本文研究了不同輻射器種類、燃氣流量、當量比和電池距離對熱光伏系統(tǒng)的影響。實驗結果表明,隨著燃氣流量的提高、電池離輻射器距離的減小,不銹鋼管、多孔碳化硅、氧化鎂和超材料輻射器的溫度都有不同程度的提高,從而輻射特性如輻射功率等也增大。而對于當量比,則在達到一個特定值時才有最大的輻射功率。 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
符號表
1 緒論
    1.1 熱光伏發(fā)電系統(tǒng)原理和背景
    1.2 熱光伏系統(tǒng)簡介
        1.2.1 熱光伏系統(tǒng)構成組件介紹
        1.2.2 熱光伏系統(tǒng)效率
    1.3 熱光伏系統(tǒng)的應用
    1.4 熱光伏系統(tǒng)及輻射器研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國內研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究工作
2 熱光伏系統(tǒng)的設計
    2.1 引言
    2.2 熱光伏系統(tǒng)構成部件的設計
        2.2.1 燃燒器的設計
        2.2.2 輻射器的選材和設計
        2.2.3 光伏電池
        2.2.4 散熱器的設計
    2.3 本章小結
3 氧化物輻射器的制備
    3.1 引言
    3.2 摻雜鎳離子的氧化鎂輻射器的制備
        3.2.1 造粒過程
        3.2.2 成型過程
        3.2.3 燒結過程
    3.3 摻雜鎳離子的氧化鎂輻射器的輻射特性研究
    3.4 本章小結
4 基于CST軟件的超材料輻射器的設計與制造
    4.1 引言
    4.2 十字架型超材料輻射器的設計
        4.2.1 匹配Ga Sb電池的單頻帶十字架型超材料輻射器的設計
        4.2.2 周期T和介質層厚度h2 對輻射特性的影響
        4.2.3 十字架長度l和十字架寬度w對輻射特性的影響
        4.2.4 十字架厚度h1 和底層金屬厚度h3 對輻射特性的影響
        4.2.5 匹配Ga Sb電池的多頻帶十字架型超材料輻射器的設計
    4.3 多層圓環(huán)型輻射器的設計
        4.3.1 匹配Ga Sb電池的多層圓環(huán)型超材料輻射器的設計
        4.3.2 層數n和圓環(huán)外徑r1 對輻射特性的影響
        4.3.3 內徑r2 和圓環(huán)厚度h1 對輻射特性的影響
        4.3.4 理論輻射特性計算
    4.4 十字架型超材料輻射器的制備
    4.5 用環(huán)境掃描電鏡觀察十字架型超材料輻射器樣品的微觀結構
    4.6 十字架型超材料輻射器的輻射特性研究
    4.7 本章小結
5 熱光伏發(fā)電系統(tǒng)性能研究
    5.1 引言
    5.2 熱光伏系統(tǒng)實驗裝置
    5.3 實驗結果與分析
        5.3.1 燃氣流量對熱光伏系統(tǒng)性能的影響
        5.3.2 當量比對熱光伏系統(tǒng)性能的影響
        5.3.3 電池距離對熱光伏系統(tǒng)性能的影響
        5.3.4 輻射器種類對熱光伏系統(tǒng)性能的影響
    5.4 本章小結
6 總結和展望
    6.1 本文總結
    6.2 不足與展望
作者簡歷
參考文獻


【參考文獻】：
博士論文
[1]應用于熱光伏系統(tǒng)的選擇性輻射器的制備及輻射性能的研究[D]. 王虎軍.中國科學技術大學 2015
[2]熱光伏系統(tǒng)的實驗和理論研究[D]. 吳璽.中國科學技術大學 2012

碩士論文
[1]基于超常介質的太陽能熱光伏器件研究[D]. 王強.湖北工業(yè)大學 2018
[2]熱光伏發(fā)電系統(tǒng)波長選擇性輻射體特性研究[D]. 劉霆.南京理工大學 2016



本文編號：3057768