Il fotovoltaico, in quanto tecnologia per convertire direttamente la luce solare in elettricità, possiede un potenziale significativo per affrontare i crescenti problemi ambientali e la necessità di ridurre l'uso di combustibili fossili. La stabilità termica del fotovoltaico è di fondamentale importanza quando si considera la commercializzazione su larga scala in condizioni in cui è possibile la degradazione del dispositivo dovuta al funzionamento ad alta temperatura. I materiali a cambiamento di fase (PCM) sono molto promettenti per la gestione termica di tali dispositivi grazie al loro elevato calore latente e alle proprietà intrinseche di trasferimento di calore. Tuttavia, una grande sfida nell'applicazione dei PCM al fotovoltaico è raggiungere un'elevata densità di energia mantenendo un'elevata densità di potenza, soprattutto con diversi orientamenti del dispositivo fotovoltaico. In questo lavoro, le caratteristiche dinamiche di trasferimento di calore di un PCM composito con schiuma metallica incorporata vengono studiate sistematicamente mediante un modello di Boltzmann reticolare a scala di pori. Si è riscontrato che la velocità di fusione dei PCM compositi diminuisce drasticamente nella fase di fusione avanzata, lasciando una regione di PCM solido ("zona morta") per lungo tempo. Per affrontare questo problema, proponiamo una struttura speciale e non uniforme per il PCM composito che presenta una porosità diversa nella zona morta rispetto ad altre zone. La velocità di fusione, la densità energetica e la densità di potenza del PCM composito possono essere significativamente migliorate personalizzando la porosità della schiuma metallica composita. Ad esempio, con un numero di Fourier di 0,30, la densità energetica di un contenitore con una porosità della zona morta di 0,80 è superiore del 6,8% rispetto a quella con una porosità della zona morta di 0,95. Questo lavoro fornisce una strategia efficace per l'applicazione dei PCM nella gestione termica del fotovoltaico e apre la strada all'ottimizzazione delle capacità di accumulo di energia dei PCM in diverse condizioni di funzionamento.
Data di pubblicazione: 25-gen-2022






