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德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院攜手美國(guó)斯坦福大學(xué)科學(xué)家，開發(fā)出一款混合能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)集光伏發(fā)電、太陽(yáng)能熱技術(shù)與被動(dòng)式日間輻射冷卻（PDRC）技術(shù)于一體，可同時(shí)提供冷卻、發(fā)電及加熱功能，有望在能源密集型應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手，尤其是需要大量電力和冷卻的人工智能（AI）數(shù)據(jù)中心。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《電池報(bào)告物理科學(xué)》雜志。

太陽(yáng)能電池板負(fù)責(zé)發(fā)電，太陽(yáng)能集熱器提供熱量，而冷卻通常依賴消耗電力的空調(diào)系統(tǒng)，于是這三種設(shè)備不得不在建筑的屋頂、外墻等有限空間里爭(zhēng)奪地盤。團(tuán)隊(duì)希望屋頂和外墻能成為“活”的能源表面，同時(shí)承擔(dān)電力、供暖和制冷三重使命，他們的混合能源系統(tǒng)讓這一設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。

這項(xiàng)研究建立在團(tuán)隊(duì)此前工作的基礎(chǔ)上。2024年，他們?cè)_發(fā)出一種透明材料，在透射日光的同時(shí)，還能被動(dòng)冷卻建筑物。基于這一概念，團(tuán)隊(duì)將輻射冷卻與太陽(yáng)能收集組件融為一體，把單一表面轉(zhuǎn)化為多功能能源系統(tǒng)。

系統(tǒng)的核心是一層透明發(fā)射器，由涂覆硅酮聚合物聚二甲基硅氧烷的二氧化硅基板構(gòu)成。這層“透明外衣”既能讓陽(yáng)光暢行無(wú)阻，又能以紅外輻射的形式將熱量悄然送出。透明冷卻層之下，菲涅耳透鏡將透射的陽(yáng)光匯聚到緊湊的光伏集熱器上，電力與熱量便在此同時(shí)產(chǎn)生。

在室外實(shí)驗(yàn)中，這款混合能源系統(tǒng)原型的冷卻溫度比環(huán)境低6.5℃，電功率密度達(dá)60.6瓦/平方米，加熱溫度高達(dá)110.8℃。

這項(xiàng)研究證明，一個(gè)系統(tǒng)可以同時(shí)演繹“冰火兩重天”——一邊收集太陽(yáng)能和熱量，一邊實(shí)現(xiàn)冷卻功能。接下來(lái)，他們計(jì)劃進(jìn)一步提升該原型光學(xué)設(shè)計(jì)、熱管理和太陽(yáng)能電池等組件的性能。

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