基于被动辐射降温膜的热电装置设计开题报告

全文总字数：7095字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的不断发展，我们对于能源的需求不断增加，传统的化石能源已经所剩无几，加上因使用化石能源带来的环境问题也越来越严重，开发利用可再生的清洁能源，拓展能源的来源成为了我们必须考虑的问题。太阳能发电已经得到了人们的广泛关注，它利用半导体材料的光伏效应来实现从太阳能到电能的直接转化，但是太阳能发电必须要在太阳未被遮挡的情况下使用，并且只能在白天使用，为了满足夜间用电的需求，必须要使用储能装置将电能储存起来，这无疑增加了成本。所以我们打算设计并制作一种基于被动辐射降温膜的热电装置。因为物体表面与外太空之间存在很大的温差，可以利用物体表面与外太空进行辐射传热来使物体表面的温度低于周围环境的温度，利用物体表面与周围环境的温差可以驱动热电装置发电。它不需要主动输入能源，并且可以在夜间发电，经过研究改进将会有很不错的应用前景。

对于设计并制造基于被动辐射降温膜的热电装置，我们已经有了理论依据，为了设计并制造出具有实用性的装置，我们还需要就排除各种不利条件的干扰、提高降温效果、降低成本和提高成功率等方面做出努力。目前已经有很多人对此进行了研究，我们需要吸收他人的经验，并且不断完善细节以制造出更完美的装置。

事实上热辐射在自然界中无处不在，两个温度不同且互不接触的物体之间可以通过电磁波来进行换热，[1]而太阳便是我们能想到的向地球上所有物体辐射热量的最大的辐射体，所以我们在寻求新能源的时候，很容易便能想到利用太阳蕴藏着的巨大能量，于是各种太阳能发电设备应运而生，但是当夜幕降临太阳落下，太阳这个巨大的热源就停止了工作，取而代之的是寒冷而黑暗的夜空，我们就在想温度高的太阳可以向对我们辐射热量，使我们获得能量，而地球表面的热量也可以穿过大气层向太空辐射，从而使物体表面的温度降低，这也是一种重要的能源。温度高的物体表面向温度低的外太空辐射热量需要穿过大气层，而大气层对辐射是有着筛选作用的，大气层对于波长为8~14μm的辐射有着很高的透过率，处于这个波段的辐射能够尽可能的穿过大气层而不被吸收，而这个波段之外的辐射穿过大气层就会有很大的损失。因此为了利用辐射换热冷却物体，控制热辐射的能力显得特别重要[2]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

通过分析辐射冷却材料和保温隔热材料的性能，选出与太空进行辐射换热能力强的辐射冷却材料，选出隔热能力强的保温材料，选出吸收太阳辐射能力强、向外界辐射热量能力弱的热端材料。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，利用所选材料完成热电装置。

第7－10周：使用热电装置进行实验，记录发电功率，测量装置冷热端温差，并针对实验结果进行分析与改进，总结心得与经验。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王海晏. 红外辐射及应用[m]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2014.

[2]shanhui fan. thermal photonics and energyapplications[j]. joule,2017,1(2).

[3]n.f.cunha,a. al-rjoub,l. rebouta,l.g. vieira,s. lanceros-mendez. multilayer passiveradiative selective cooling coating based on al/sio 2 /sin x /sio 2 /tio 2 /sio2 prepared by dc magnetron sputtering[j]. thin solid films,2020,694.