四川
转自 智能热管理
引言
目前，蒸发冷却技术作为一种极具前景的创新方案，在应对光伏电池板轻微温升问题、提升发电效率与延长使用寿命方面展现出显著优势。然而，水分的吸附与脱附动态平衡机制仍存在重大挑战，阻碍其冷却性能的进一步提升。受启发于网纹猫鲨卓越的吸湿膨胀特性，湖南大学郑雄副教授团队开发出一种基于可再生生物质材料（羟丙基纤维素HPC与海藻酸钠SA）和吸湿盐（氯化钙，CaCl2）构筑的智能热响应水凝胶涂层。该创新涂层通过温度调控实现自适应水分管理，显著优化了水分吸收与蒸发过程的协同效率。借助CaCl2强大的吸湿能力，涂层在70%相对湿度下实现216.4%的吸湿率，并在1000 W∙m-²辐照强度下达到379.49 W∙m-²的峰值冷却功率，使光伏板表面温度最大降幅达19.2℃。户外实证研究进一步验证了该技术方案的实际可行性与长期稳定性。本项工作提出了一种无需外部供能、兼具高效能与工程化潜力的光伏冷却策略，为行业提供了具有竞争力的解决方案。
相关成果以“Biomimetic Thermo-Responsive Hydrogel Coating for Passive Photovoltaic Cooling via Self-Adaptive Water Management”为题发表在期刊《Small》（IF=13.0）上。文章第一作者为湖南大学硕士研究生刘毅，通讯作者为湖南大学郑雄副教授。手机阅读原文，请点击本文底部左下角“阅读原文”，进入后亦可下载全文PDF文件。
原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202502386
文献信息
图文导读
图1.工作原理说明。(a)网状地毯鲨在不同场景下的不同体型；(b)创新材料用于增强蒸发冷却的水凝胶涂层的设计。
图2。样品特征。(a)水凝胶涂层物理外观的视觉表示；(b)对以下材料进行了附着力测试水凝胶涂层粘附到PV面板上；(c)描绘水凝胶涂层结构的SEM图像；(d)同一区域的元素测绘；(e)不同SA浓度和温度下水凝胶的水接触角；(f)相变前后水凝胶直径在不同SA含量下的变化；(g)水凝胶样品及组分的FTIR光谱图；(h)相变前后水凝胶拉曼光谱；(i)吸水速率曲线；(j)吸水性能文献对比图
图3.实验室测试的蒸发冷却性能。(a)纯光伏板和涂层光伏板的温度变化曲线以及冷却温度与辐照时间的函数关系；(b)纯光伏板在照明开始时和60分钟后的I-V和P-V曲线；(c)Voc以及纯光伏板和涂层光伏板的Pmax值随辐照时间的变化；(d)涂层表面温度变化的等高线图光伏板在一个太阳辐照度下的照明时间与厚度和湿度有关；(e)最高冷却温度和质量在不同厚度、相对湿度和太阳辐照度下；(f)在不同厚度，相对湿度和太阳辐照度下的冷却功率；(g)文献中蒸发冷却性能的比较，重点关注冷却功率和冷却温度。
图4.室外试验的蒸发冷却性能。(a)树脂模具，其特征是涂有水凝胶的图案“HNU”和相应的红外图像；(b)蒸发冷却评估系统的现场照片；(c)表面实时太阳强度2024年9月21日，长沙纯光伏和涂层光伏电池板的温度和功率；(d)水凝胶涂层蒸发的7天循环试验冷却性能；(e)水凝胶涂层在新制备、工作7天后和再生状态下的压缩应力-应变曲线。
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