Solceller, som en direkte teknologi for å konvertere sollys til elektrisitet, har et betydelig potensial for å håndtere stadig økende miljøproblemer og ønsket om å redusere bruken av fossilt brensel. Termisk stabilitet av solceller er av stor bekymring når man vurderer storskala kommersialisering under forhold der nedbrytning av enheten ved høytemperaturdrift er mulig. Faseendringsmaterialer (PCM) er svært lovende for termisk styring av slike enheter på grunn av deres høye latente varme og iboende varmeoverføringsegenskaper. En stor utfordring med å bruke PCM-er på solceller er imidlertid å oppnå høy energitetthet og samtidig opprettholde høy effekttetthet, spesielt med ulike orienteringer av solcelleenheten. I dette arbeidet blir de dynamiske varmeoverføringsegenskapene til en kompositt-PCM med innebygd metallskum systematisk studert av en Boltzmann-gittermodell i poreskala. Det er funnet at smeltehastigheten til kompositt-PCM-er avtar dramatisk ved sent smelting, og etterlater et område med fast PCM ("død sone") i lang tid. For å løse dette problemet foreslår vi en spesiell, ujevn struktur for kompositt-PCM som har en annen porøsitet i dødsonen enn andre steder. Smeltehastigheten, energitettheten og krafttettheten til kompositt-PCM kan forbedres betydelig ved å skreddersy porøsiteten til komposittmetallskummet. For eksempel, ved et Fourier-tall på 0,30, er energitettheten til en sak med en dødsoneporøsitet på 0,80 6,8 % høyere enn den med en dødsoneporøsitet på 0,95. Dette arbeidet gir en effektiv strategi for å bruke PCM-er for termisk styring av solceller og baner en vei for å optimalisere energilagringskapasiteten til PCM-er under ulike arbeidsforhold.
Innleggstid: 25. januar 2022

