磁流体动力太阳能

我们如何使我们现有的太阳能电池板技术更高效?克里斯·史密斯采访了新奥尔良杜兰大学正在发展的道格·克里西叫做磁流体动力太阳能电池板。听起来有点拗口，但让我们来看看它是如何工作的。

道格:磁流体动力发电机与光伏发电有很大的不同。在光伏发电中，你将太阳辐射光谱中的一小部分直接转化为固态的电能，通常你可以获得20%的效率。通过磁流体动力发电，我们想把太阳辐射集中到高温，产生等离子体。等离子体将通过磁场磁场将正电荷和负电荷分开，我们可以得到60%的效率。

克里斯:哇!真是令人印象深刻。所以，我们能看看这是怎么回事吗?你提到过有光伏电池，你说过当光子击中它们时，它们会导致电荷分离。你的做法略有不同。你加热一些东西来产生等离子体，那里有带电粒子。首先，加热什么来产生等离子体?

道格:我们加热一个通道，里面有气体，像铯这样的物质很容易电离，然后我们把热气体通过一个膨胀喷嘴，通过磁场，然后我们就可以产生等离子体，把正电荷和负电荷分开。

克里斯-所以，当气体通过喷嘴时，就会有正电荷和负电荷因为正电荷和负电荷对磁场很敏感。他们可以被引导到一个方向或另一个方向。意思是，你可以把它们推到一个导体上这个导体变成负的另一个导体变成正的然后你就得到了电荷和电位差的积累。

道格:没错。

克里斯:那么，这实际上是如何部署的呢?你如何让光进入那个通道，你能制造多少能量?

道格:嗯，你能产生的能量取决于你在这个通道上吸收和聚焦了多少辐射。所以，对你的问题的直接回答是，它的可扩展性很强。它可以是小尺寸的，也可以是大尺寸的。我们设想一种小到可以装进集装箱的东西，比如集装箱船。这是相当大的。但是，它仍然可以很容易地部署到不同的地方，比如自然灾害或战区，或发展中国家。所以，这是一种立刻获得能量的好方法。顺便说一下，一旦太阳下山，光伏发电停止工作，我们可以利用这个通道加热，我们的效率不会那么高，但我们仍然会发电。但正是60%的效率让这项技术非常令人兴奋。

克里斯-要真正构建一个这样的阵列，然后你可以生产一个大阵列，为环境或工厂或类似的地方提供电力，这有多容易?

作为一个在实验室工作的科学家，只是在实验室和实际应用之间进行工程设计。所以，我想说这很简单，但这项技术已经存在一段时间了，我们所做的只是有点不同。我们正在努力提高效率，实际上通过使用超导磁体达到最大效率，高温超导体被困住了磁场，因此，达到非常非常高的总磁场，大约是17特斯拉。所以，这样做的时候，我们想把这些磁铁放在非常非常热的等离子体附近，本质上，液氮的温度就在太阳一半热的东西旁边。

克里斯:这是一个相当大的工程挑战，不是吗?那么，你如何做到这一点，让非常非常热的东西停止，让非常非常冷的东西变得非常非常热呢?

Doug -首先，我们使用的材料必须是特殊的，这是非常困难的。这是一个真正的功能堆叠，就需要耐火材料，如陶瓷作为绝缘体而言，但也需要由铂等材料制成的电极，这些材料可以在高温下存活。但是，为了让极冷的东西挨着极热的东西，我们需要有很多特殊的热隔离，为了做到这一点，我们使用了一些目前用于电子产品的技术，比如微通道冷却。如果你把材料的通道做得非常小，它们就有很高的表面，然后可以吸收任何热量，然后带走，这样就不会使磁铁变热。加热磁铁是很久以前用这种方法发现的。如果你加热一块传统的磁铁，它也会破坏磁场。

克里斯-如果你把铯放在很高的温度下，那没有风险吗?

道格:这是一种危险的材料，没错，所以我不会低估这一点，但这是一个封闭的循环系统。如果它破裂了，暴露在外，它很可能会迅速反应，变成氧化物，变得无害。

Chris -成本是多少因为很明显，驱动整个市场并决定人们是否会使用它的因素之一就是成本?目前这一代的光伏发电非常昂贵，而且很重。这个设备比较起来怎么样?

道格-我只是不打算给它一个数字。我想说的是，除了可扩展的部分，这种方法基本上应该永远持续下去。光伏发电持续的时间比我们想象的要长得多。比方说，20年或以上，这就很好了。因此，这将持续更长时间，但将是有利的，因为60%的效率。因此，无论最终成本是多少，它都会在很长的寿命期内摊销，从而提高效率。

克里斯:另一个优势是，光伏发电越来越多地使用非常稀有的材料，因此，非常昂贵的材料最终，我们不会有那么多的材料或者我们使用的材料但是如果你使用的是相对简单的东西，比如铯，那么实际上，你就不会面临同样的挑战?

道格:完全正确，这是当今许多高科技材料面临的挑战，无论是热电、光伏还是其他什么。我们必须开始考虑我们将如何使用它，如何回收它，以及这会增加多少成本。这是一个非常好的观点。

克里斯:我敢问你，你认为你什么时候能克服你目前正在努力克服的各种困难?

Doug -有了足够的资金，我们希望能听到更多关于它的消息。比如说，在3到5年内听到更多关于它的消息，但看到它很容易部署，我不认为它会在5到10年内出现。