CN115132870A - 基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置 - Google Patents

基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置 Download PDF

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CN115132870A CN202210807178.1A CN202210807178A CN115132870A CN 115132870 A CN115132870 A CN 115132870A CN 202210807178 A CN202210807178 A CN 202210807178A CN 115132870 A CN115132870 A CN 115132870A
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flow channel
photovoltaic
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徐国强
任秦龙
曾勤
刘新成
武辉
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Shaanxi Coal New Energy Technology Co ltd
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Shaanxi Coal New Energy Technology Co ltd
Xian Jiaotong University
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    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/052Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
    • H01L31/0521Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation

Abstract

本发明公开了一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,所述冷却装置设置于光伏板的背面,所述光伏板用于太阳能光伏发电;所述冷却装置中设置有微流道,所述冷却装置利用光伏板光伏发电所得的电能,在该电能的作用下,基于电渗驱动原理驱动所述微流道中的冷却工质,以实现对光伏板的冷却。

Description

基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置
技术领域
本发明属于太阳能光伏热管理技术领域,特别是一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置。
背景技术
太阳能光伏发电是一种清洁、无污染的发电方式,但是光伏组件的光电转化效率通常仅有20%左右,许多文献指出,光伏发电的效率与光伏板的温度直接相关,温度每上升1℃,光电转化效率下降0.5%。此外,高温会加速光伏电池的热降解,对其结构造成不可逆的损害,从而缩短其使用寿命,当达到温度上限后,温度每上升10℃,光伏组件老化速率增加一倍。基于上述原因,对光伏板进行高效冷却显得尤为重要。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解,因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提出一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,通过产生可控电渗流对光伏板进行高效冷却,提升光电转化效率并延长光伏组件寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现,一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其特征在于:
所述冷却装置设置于光伏板的背面,所述光伏板用于太阳能光伏发电;
所述冷却装置中设置有微流道,
所述冷却装置利用光伏板光伏发电所得的电能,在该电能的作用下,基于电渗驱动原理驱动所述微流道中的冷却工质,以实现对光伏板的冷却。
优选的,
所述冷却装置为可拆卸式。
优选的,
所述微流道为可拆卸式。
优选的,
所述微流道经由冷却装置的外壳和与外壳连接的板所形成。
优选的,
所述微流道的横截面面积小于0.0025mm2
优选的,
所述微流道的内壁上设置有薄电极,所述薄电极的厚度以不明显阻碍冷却工质的流动为准。
优选的,
所述微流道的冷却工质,在所述微流道和冷却装置外部的储液池之间循环。
优选的,
所述驱动装置与光伏板之间通过导热结构连接。
优选的,
所述导热结构为导热柱。
和现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明利用光伏板发电所产生的电能,基于电渗驱动的原理,只需要很低的能耗即可将光伏板工作时产生的废热经由冷却工质吸收,使得光伏板的工作温度得到有效控制,达到提高光电转换效率并延长其使用寿命的效果。
相较于现有技术,本发明装置结构轻巧,光伏冷却效率高。经数值仿真计算,该冷却装置可将光伏板的工作温度从60.06℃冷却至36.47℃,降温幅度达39.28%,相对光电转化效率提升约11.78%。相较于传统的压力驱动水冷方法,本发明提出的基于电渗驱动的微流道水冷方法具有更高的冷却效率。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述,本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。显而易见地,下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中:
图1是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的结构示意图;
图2是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的冷却装置的结构示意图;
图3是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的冷却装置的结构示意图;
图4是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置流道结构示意图;
图5是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的不同工况结构下光伏板温度达到稳态时的温度云图,其说明利用电渗驱动液态工质的冷却效果明显;
图6是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的不同工况结构下光伏板的稳态平均温度示意图,其说明电渗驱动液态工质冷却效果明显,且优于传统的压力驱动液态工质方法;
图7是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的工质的温度变化情况示意图,其说明冷却工质升温明显,换热充分;
图8是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微通道冷却装置的流道内工质流线图示意图,其说明,在交叉排布电极的作用下,工质在流道内存在较大扰动。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图1至图8更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明,且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
如图1至图8所示,在一个实施例中,本发明揭示了一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述冷却装置设置于光伏板的背面,所述光伏板用于太阳能光伏发电;
所述冷却装置中设置有微流道,
所述冷却装置利用光伏板光伏发电所得的电能,在该电能的作用下,基于电渗驱动原理驱动所述微流道中的冷却工质,以实现对光伏板的冷却。
需要说明的是,上述实施例揭示了本发明的关键发明构思:利用光伏板发电所产生的电能,基于电渗驱动的原理,只需要很低的能耗即可将光伏板工作时产生的废热经由冷却工质吸收,使得光伏板的工作温度得到有效控制,达到提高光电转换效率并延长其使用寿命的效果。相较于传统的压力驱动方式,基于电渗驱动的方式无需外部流体机械泵,能耗更低。本发明使用了光伏发电的一部分电能,作为驱动力的外部能量,这使得本发明实现了自驱动的效果。
在一个实施例中,
所述冷却装置为可拆卸式。
在一个实施例中,
所述微流道为可拆卸式。
在一个实施例中,
所述微流道经由冷却装置的外壳和与外壳连接的板所形成。
此时,示例性的,外壳可以是薄板,与外壳连接的板则可以是半包围、半封闭的板,二者结合以形成中空的通道,作为所述微流道。
在一个实施例中,
冷却装置的外壳优选铝制外壳,外壳包括铝制薄板,铝制薄板处可以装有多个铝制半圆弧板。
需要说明的是,所述铝制薄板与所述半圆弧板共同组成用于电解质溶液的微流道。进一步的,铝制半圆弧板可以是可拆卸式的。
对于上述2个实施例,无论怎么设计微流道,均可以通过改变微流道的各个组成部分的尺寸及排布,以实现微流道的各种设计。
在一个实施例中,
所述微流道的横截面面积小于0.0025mm2
在一个实施例中,
所述微流道的内壁上设置有薄电极,所述薄电极的厚度以不明显阻碍冷却工质的流动为准。
在一个实施例中,
所述微流道的冷却工质,在所述微流道和冷却装置外部的储液池之间循环。
在一个实施例中,
所述储液池与冷却装置的进出口相连通。
在一个实施例中,
所述驱动装置与光伏板之间通过导热结构连接。
在一个实施例中,
所述导热结构为导热柱。
在一个实施例中,参见图2,
在光伏板的背面的范围内,单个微流道包括互相平行的多个直线段;
在超出光伏板的背面的范围,单个微流道包括弧形连接段,所述弧形连接段用于连接邻近的两个所述直线段。
在一个实施例中,
电极错列布置于微流道的内壁,用于在电能的作用下为电解质冷却工质的电渗流动提供驱动电场。
其中,所述电场垂直于冷却工质流动方向。
在一个实施例中,
电极排布具有不均匀性。
如此,微流道内还会产生增强冷却工质在流道内的扰动,破坏传热边界层的形成,实现强化换热。
在一个实施例中,
光伏板的正面的上方,设置有电源,所述电源收集光伏板通过光伏发电所得的电能,并提供一部分电能至所述微流道中的薄电极。
为了更好地理解,如图1、图2所示,一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置中,
光伏板1,其将光能转化为电能,
冷却装置2,其设置于所述光伏板1背面,所述冷却装置2包括,
外壳6,其可拆卸连接所述光伏板1背面,所述外壳6设有用到导热连接所述光伏板1背面的导热柱11,
可拆卸流道9,其设于所述外壳6,所述可拆卸流道9具有引导用于冷却的电解质溶液的工质入口7和工质出口8,
若干电极10,其交叉布置于所述可拆卸流道9侧壁以在电极10间经由电势差产生用于电渗驱动的电场;
储液池3,其分别连通所述工质入口7和工质出口8以循环所述电解质溶液。
当固体表面与溶液接触时会因电离现象而荷电,为实现固液界面的电荷平衡,溶液中的等量异性电荷会被吸引至固体壁面附近,从而形成双电层。双电层结构可以分为紧贴固体壁面的紧密层与离子热运动影响下的扩散层。当施加外部电源时,溶液内部会形成电场,在平行于固体壁面双电层方向电场作用下,双电层内的离子会发生定向迁移,基于离子与水分子的水合作用,定向移动的离子会带动水分子一起运动从而产生电渗流动。可实现对微流道内电解液溶液的高效驱动,其本质是将少量电势能转化为工质流动的动能,与传统水泵依靠压力驱动工质相比,电渗流存在各向扰动,有利于破坏传热边界层的形成,从而强化传热,为了进一步增强这种扰动,流道内壁的薄电极10采用非对称布置。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述可拆卸流道9自工质入口7朝向工质出口8的流道方向上的电极10的电势逐渐降低。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述可拆卸流道9自工质入口7朝向工质出口8的流道方向上的各电极10电势呈等差数列分布。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述工质入口7处设有对齐的第一对电极10,所述工质出口8处设有对齐的第二对电极10,多个电极10设于所述工质入口7和工质出口8之间的可拆卸流道9的内壁且在垂直于工质流动方向上交错布置。
进一步的,参见图3,
入口7、出口8位于可拆卸流道9外侧的两个不同方向。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述第一对电极10电势至少为2000V,第二对电极10接地。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述可拆卸流道9的高度不大于0.025mm,流道宽度不大于0.1mm,所述电极10的厚度不大于所述可拆卸流道9的高度的三分之一,以使得可拆卸流道9的高度、流道宽度、电极10的厚度彼此匹配。就该实施例而言,考虑到电渗流动是比较微弱的作用,如若1mm以上会造成尺寸较大,则对外部电压的要求会更为苛刻。这意味着,本实施例所揭示的尺寸是为了与选取的光伏板计算单元相适应,本公开由于利用太阳能光伏自身发电,相当于实现了一种电渗自驱动,并通过电渗自驱动实现光伏板降温,达到提升功率的作用。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述电解质溶液为0.001mol/L的NaCl电解质溶液。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述光伏板1可枢转地支承于底座5,所述底座5具有水平的支承表面。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的优选实施例中,所述光伏板1连接光伏输出系统4,所述光伏输出系统4电连接所述电极10,所述光伏输出系统4包括汇流箱、控制器以及配电柜。
在一个实施例中,基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置包括光伏板1以及设置在其背板上的微流道冷却装置2,其中冷却装置2外部结构为铝制外壳6,其内部放置的挡板和外壳6共同组成冷却工质的微型流道,电解质溶液从流道内流过带走光伏板1上的热量。同时,微流道侧壁上交叉布置有若干薄电极10,电极10间由于电势差的存在而产生电场,从而实现对冷却工质的电渗驱动与控制。冷却装置2外部还设有光伏输出系统4,其由汇流箱、控制器以及配电柜组成,用于给电极10施加电势。由于电极10在微流道内排布的非均匀性,流道内还会产生垂直于冷却工质流动方向的电场,进而增强冷却工质在微流道内的电渗扰动,破坏传热边界层的形成,实现光伏板1冷却效率的显著提高。本发明利用电渗现象驱动微流道内冷却工质(例如0.001mol/L的NaCl溶液)流动对光伏板1进行高效冷却,无需采用流体机械泵,具有系统结构简单灵活和冷却效率高的优点,可为光伏热管理提供新型微流道冷却方式。
参见图4,在一个实施例中,
可拆卸流道9作为微流道,其位于光伏板背面所述平面区域/外壳薄板所述平面区域的多个电极10,所述多个电极10中的一部分电极位于同一直线上,所述直线垂直于所述微流道的平行的多个直线段。
例如:+520V、+800V、+1880V处的3个电极,不仅均位于微流道的内壁的同侧(备注:图4中,此3个电极均位于内壁的上侧),而且均位于第一垂直线上。再例如,+440V、+880V、+1800V处的3个电极,不仅均位于微流道的内壁的同侧(备注:图4中,此3个电极均位于内壁的下侧),而且均位于第二垂直线上,第二垂直线与前述第一垂直线平行。
也就是说,本发明所述的交错布置电极,其可以是在微流道的内壁的不同侧,呈对侧的进行交错布置,并且,所述微流道的平行的多个直线段处,一部分电极位于微流道的内壁的一侧,且位于第一直线上;另一部分电极位于与微流道的内壁所述一侧呈对侧的另一侧,且位于第二直线上;第一直线与第二直线平行,且均垂直于所述微流道的平行的多个直线段。
进一步,参见图4,入口和出口处,微流道的内壁所述一侧处,以及与微流道的内壁所述一侧呈对侧的另一侧处,完全对位的而非交错的、各设置2个电极。例如入口处的两个+2000V电极,出口处的两个0V电极。
需要说明的是,根据电渗驱动的原理,电极用来施加电场,并不强制性的要求所有电极处处完全对位、或者所有电极处处交错布置。电极的设置,只需要使得通过电极施加的电场能够用于电渗驱动即可。
示例性的,电极布置在挡板的内壁上。
在一个实施例中,基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置包括,
光伏板1,用于将光能转化为电能,会产生大量热量,当光伏板1温度高于正常工作温度时,光电转化效率下降,光伏组件寿命降低。
冷却装置2,设置于光伏板1背面,用于冷却光伏板1,提升光伏板1的光电转化效率,同时延长其使用寿命。
外部光伏输出系统4,用于整合光伏发电的电能,并输出至冷却装置2作为电渗流的驱动力,实现电渗冷却工质自驱动。
电解质储液池3,其与冷却装置2进出口8相连通,用于储存电解质溶液;
所述光伏冷却装置2,其内部放置有铝制薄挡板,外部装有多个可拆卸的铝制半圆弧通道,上述挡板与流道共同组成电解质溶液微流道。通过改变挡板或通道的排布可以实现微流道设计;电解质溶液微流道高度为0.025mm,流道宽度为0.1mm;冷却工质为0.001mol/L的NaCl电解质溶液,可起对流换热作用,不会对光伏板1产生理化损害;其内部流道侧壁错列放置若干薄电极10,前述光伏输出系统4,分别连接上述电极10。流道进口处放置的电极10电势为+2000V,出口8电极10接地,沿流动方向,各电极10电势呈等差数列分布。冷却装置2的外部结构为铝制方形状外壳6,其内部放置有铝制薄挡板,外部装有多个可拆卸的铝制半圆弧通道,上述挡板与流道共同组成电解质溶液微流道。通过改变挡板或通道的尺寸及排布可以实现微流道设计。
下述以多个实例对基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的冷却效果进行描述。
实施例1
本实施案例作为对照组,模拟光伏板1仅在环境空冷作用下的稳态温度。为了节约计算资源,仿真模型采用光伏组件的最小单元(厚度采用真实厚度,宽度方向的侧面设置为周期性热边界条件),长度、宽度、厚度分别为2mm*1.9mm*3mm。仿真参数设置如下:外部环境空气温度为40℃,其与光伏板1之间为自然对流,对流换热系数h为10W/(m2·℃)。前述背景技术中提到,随着温度提升,光伏板1的光电转化效率下降,光伏板1温度T以及光电转化效率η之间的关系可以表示为η=(0.3-(0.005*T[1/℃]))*100%(理论上当T>60℃,η=0)。光伏板1吸收的光能一部分由光伏系统转化成电能,另一部分转化为热能从而使光伏板1温度升高,上述升温过程可以等效成光伏板1内体热源对其的作用,该等效体热源亦为关于温度线性变化的函数,Q=((1-(0.3-0.005*T[1/℃]))*1000/0.003)[W/m3],其中当T>60℃时,Q=333333.3[W/m3]。仿真结果如下:
表1无冷却装置作用下光伏板1稳态温度
Figure BDA0003734351860000141
实施例2
本实施案例同样作为对照组,模拟冷却装置2内未通冷却工质时光伏板1的温度分布。光伏板1尺寸同实施例1,在其背板上布置有冷却装置2,该装置可看作是一个金属外壳6与冷却工质流道的组合。同时,在金属壳内还安装有一定数量的铜制导热结构,用于平衡温差。仿真参数设置同实施案例1。仿真结果如下:
表2冷却装置2未通工质时光伏板1稳态温度
Figure BDA0003734351860000151
实施例3
本实施案例作为对照组,模拟冷却装置2流道内存在静止工质时光伏板1的温度分布。光伏板1尺寸同实施例1,其余结构同实施例2。同样,仿真参数设置同实施例1。仿真结果如下:
表3冷却装置2内工质静止时光伏板1稳态温度
Figure BDA0003734351860000152
将所得结果与实施例2对比可得,由于水存在一定的蓄热能力,即使工质静止,对光伏板1也有一定的冷却作用。
实施例4
本实施案例亦为对照组,模拟无电场扰动情况下的光伏水冷效果。光伏板1以及冷却装置2的几何尺寸见上述。仿真参数设置如下:外部环境空气温度为40℃,其与光伏板1之间为自然对流,对流换热系数h为10W/(m·℃)。等效体热源大小同案例1,Q=((1-(0.3-0.005*T[1/℃]))*1000/0.003)[W/m3],其中当T>60℃时,Q=333333.3[W/m3]。冷却剂为0.001mol/L的NaCl溶液,温度为20℃,工质的流动依靠压差驱动,流量为0.0555mm3/s,出口8压力为大气压。仿真结果如下:
表4压差驱动水冷方法下光伏板1稳态温度
Figure BDA0003734351860000161
实施例5
本实施案例为实验组,模拟所述冷却装置2对光伏板1的冷却效果,尤其是与实施例4所提及的基于压差驱动的水冷方法进行对比。光伏板1以及冷却装置2的几何尺寸见上述。仿真参数设置如下:外部空气温度为40℃,其与光伏板1及冷却装置2各组件之间为自然对流,对流换热系数h为10W/(m2·℃)。光伏板1体热源的设置同实施例4,Q=((1-(0.3-0.005*T[1/℃]))*1000/0.003)[W/m3],其中当T>60℃时,Q=333333.3[W/m3]。冷却剂为0.001mol/L的NaCl溶液,温度为20℃,其流动依靠电渗驱动,冷却工质流道进口的驱动电极10电压为+2000V。为了增强工质在流道内的扰动,流道内的电极10采用错列排布方式进行放置.仿真结果如下:
表5基于电渗驱动水冷方法下的光伏板1稳态温度
Figure BDA0003734351860000162
仿真结果表明,本发明可有效降低光伏板1的工作温度,且将实例5与实例4进行对比可得,在相同的流量下电渗驱动水冷方法具有更好的换热效果,说明本发明所提出的基于电渗驱动方式比传统的压差驱动方式更有利于换热。
图5是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的不同工况结构下光伏板温度达到稳态时的温度云图,可见利用电渗驱动液态工质的冷却效果明显。
图6是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的不同工况结构下光伏板的稳态平均温度示意图,通过对比可得,电渗驱动液态工质冷却效果明显,且优于传统的压力驱动液态工质方法。进一步参见图7,冷却工质升温明显,换热充分。
图8是根据本发明一个实施例的基于电渗驱动的太阳能光伏微通道冷却装置的流道内工质流线图示意图,通过流线图可得,在交叉排布电极的作用下,工质在流道内存在较大扰动。
所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置的方法包括以下步骤,
冷却装置2安装于所述光伏板1背面;
基于电极10电势差产生沿流道方向的电场,电解质溶液内的离子在电场的作用下发生定向移动以产生电渗流动,不均匀排布的电极10间产生垂直于电解质溶液流动方向的电场,破坏传热边界层的形成以减少流动损失;
光伏发电过程中产生的热量被电解质溶液吸收,电解质溶液通过循环进行持续冷却。
在一个实施例中,所述的方法包括以下步骤:
第一步骤:基于电极10电势差产生沿微流道方向的电场,电解质溶液内阳离子在电场的作用下发生定向移动,由于离子与水分子间的水合作用,定向移动的离子会带着水分子一起运动,从而产生电渗流动;
第二步骤:基于电极10排布的不均匀性,产生垂直于冷却工质流动方向的电场,增强流体扰动,破坏传热边界层的形成,实现强化换热的同时降低流动损失。
第三步骤:基于热传导以及热对流的作用,光伏发电过程中产生的热量被冷却工质吸收,光伏板1温度降低,可实现光伏发电效率的提升。
示例性的,本发明在使用时安装于光伏板的背板,其尺寸与光伏板相贴合。
此外,本发明还具有如下特点:
冷却装置优选铜、铝以制成,其不但导热性能良好,且成本较低,能适用于工业发展的经济需求,尤其是铝;
所述微流道可以为可拆卸结构,便于后期清理与维护;
所述冷却装置的微流道侧壁上等距交错布置若干薄电极,其厚度以不会对流体的流动产生明显阻碍为准;
冷却装置在运转时,依靠光伏发电所得的一部分电能,通过电极电势差所形成的电场实现冷却工质的驱动。相较于传统的压力驱动方式,基于电渗驱动的方式无需外部流体机械泵,能耗更低,实现运用系统内能量驱动电渗流动,从整个系统的角度来说,这是一套自驱动的冷却装置。
并且,当微流道内铺设的电极采用交叉排列的方式,可以用于增强冷却工质在通道内的扰动,破坏传热边界层的形成,进一步强化换热。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其特征在于:
所述冷却装置设置于光伏板的背面,所述光伏板用于太阳能光伏发电;
所述冷却装置中设置有微流道,
所述冷却装置利用光伏板光伏发电所得的电能,在该电能的作用下,基于电渗驱动原理驱动所述微流道中的冷却工质,以实现对光伏板的冷却。
2.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,优选的,
所述冷却装置为可拆卸式。
3.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述微流道为可拆卸式。
4.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述微流道经由冷却装置的外壳和与外壳连接的板所形成。
5.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述微流道的横截面面积小于0.0025mm2
6.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述微流道的内壁上设置有薄电极,所述薄电极的厚度以不明显阻碍冷却工质的流动为准。
7.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述微流道的冷却工质,在所述微流道和冷却装置外部的储液池之间循环。
8.根据权利要求1所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述驱动装置与光伏板之间通过导热结构连接。
9.根据权利要求8所述的基于电渗驱动的太阳能光伏微流道冷却装置,其中,
所述导热结构为导热柱。
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