浙江大学Chen, Yanhu与Chen, Bingzhe等：基于相变材料的水下航行器海洋热电发电机的效率与功率密度分析
论论资讯 ｜ 2024-04-27 ｜
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Journal of Energy Storage
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Efficiency and power density analysis on phase change material-based ocean thermoelectric generator for underwater vehicle
Chen Y.; Yao Z.; Chen B.; Yang C.; Muhammad G.; Xia Q.
Published：2024-06-01
DOI：10.1016/j.est.2024.111686
研究背景
在当今社会，随着科技的不断发展，水下航行器的应用越来越广泛。然而，这些水下航行器的一个普遍问题是能源限制，即它们如何获取足够的能源来维持长时间的运行。为了解决这一问题，研究人员一直在探索各种新颖的能源转换方法。
研究内容
最近，一项发表在《能源存储杂志》上的研究引起了广泛关注。该研究探讨了利用相变材料（PCM）体积变化实现海洋热能电能转换的方法，即基于PCM的海洋热发动机。研究人员详细研究了热电转换过程，提出了热-机械和机械-电能转换过程的数值模型，并建立了实验装置进行系统识别和模型验证。他们通过数值分析研究了不同配置下海洋热电发电器的效率和功率密度，并最终开发并测试了一个原型。
研究意义
这项研究的创新之处在于发现了在深水区域，最佳的预充压力为10 MPa，以获得最大功率密度，并且这种配置在效率、相变时间和重量之间取得了平衡；在浅水区域，为了实现最大输出功率，发电压力范围应设置为15-20 MPa，同时电机转速需设置为6000 rpm；实验室测试中，原型的总能量转换效率为0.453％，功率密度为21.58 mW/kg，与当前文献相比表现出色。
这项研究为解决水下航行器的能源限制问题提供了一种新的可行方法，为未来的海洋能源利用和水下技术发展提供了有益的参考。
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