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应对气候变化的“关键点”:科学家提出新的集中式太阳能发电方法

2022-11-06 08:27:35 583

摘要:据外媒报道,Asegun Henry有一个应对气候变化的好主意:把太阳能量储存起来。这位麻省理工学院的机械工程教授说:“这是关键,是将很多事情引向正确方向的关键所在。”Asegun Henry有一个拯救世界的大胆想法。他认为,减少碳排放和缓...

据外媒报道,Asegun Henry有一个应对气候变化的好主意:把太阳能量储存起来。这位麻省理工学院的机械工程教授说:“这是关键,是将很多事情引向正确方向的关键所在。”Asegun Henry有一个拯救世界的大胆想法。他认为,减少碳排放和缓解进一步的气候变化的关键在于进行集中式太阳能发电的能力。

今天,从风和太阳中获取的大部分可再生能源都是以 "使用 "或 "失去 "的方式提供。为了储存这些能源,Henry设想了一个完全可持续的、零碳的电网,它有可能满足我们所有的电力需求,即使在阴天和无风的日子。而且他有一个如何实现这一目标的蓝图。

想象一下,除了太阳能发电厂和风力涡轮机之外,还有一个严重绝缘的、仓库大小的容器,里面装满了白热的液体金属。在低用电量时期捕获的任何多余能量将被转移到这个容器中,在那里它将被转化为热量。当能源需求上升时,液态金属可以被泵送到一个转换器中,将热量重新转化为电能。

Henry表示,这个 "箱中太阳 "系统将作为一个可充电的电池,尽管它占用了半个足球场。他已经证明该系统的关键部分是有效的,并且正在将这些部分整合起来,以展示一个实验室规模的系统。如果这被证明是成功的,他将推进增加存储容量的版本,并最终形成商业规模的电网集成系统。

这是一条雄心勃勃的道路,而且不是没有障碍的,就像Henry自己进入麻省理工学院的道路一样。2020年,他获得了麻省理工学院机械工程系的终身教职,并将其大部分精力用于研究集中式太阳能发电方法。

"在我看来,选择去麻省理工学院是一条通往拯救人类的道路,"Henry说。"我相信这项技术,相信这是关键,是将很多事情引向正确方向的关键。"

大胆的思考

Henry在佛罗里达州的萨拉索塔出生,然后在塔拉哈西长大,在那里他成为一名鼓手。他的父母都是佛罗里达农工大学的教授,他们尽一切努力向他灌输对其家庭的西非根源的欣赏。当他10岁时,他的母亲带他去参加大学的非洲舞蹈课。Henry说:"我一直被教导要尊重非洲文化,但从未真正看到或听到过它,那天我完全爱上了鼓。"

在接下来的六年里,他加入了一个专业的巡回演出团,并致力于非洲鼓的演奏。当他16岁时,在看到老师的经济困难后,他决定放弃打鼓生涯。大约在那个时候,他参加了一个为年轻黑人男子举办的仪式项目,在那里他遇到了导师Makola Abdullah,他是佛罗里达农工大学的土木工程教授。Abdullah雇用Henry作为他实验室的年轻助手,该团队正在研究埃及金字塔的结构。

Henry回忆说:"这对我来说真的是个转机,"他说。"我第一次获得了从事技术工作的报酬,这在那个年龄段是令人兴奋的。"

作为佛罗里达农工大学的本科生,Henry继续在Abdullah的实验室工作,研究地震引起的振动。他还对原子尺度的振动和热背景下的原子运动产生了兴趣,这使他申请到了麻省理工学院的研究生院。

Henry在麻省理工学院的经历在学术上是紧张的,有时在经济上是不确定的,总的来说,在社会上是孤立的,他说,他曾一度是该系唯一的黑人工程研究生。他说:“这种(孤立)激励着我,我的任务是获得我的学位。”

Henry继续努力,与他的导师合作开发热传导的分子动力学模拟,并在2009年获得了机械工程的硕士和博士学位。随后,他接受了佐治亚理工学院的教职。他随后明确了自己的研究目标。在橡树岭,他学会了做电子结构计算。在西北大学,他进入了可再生能源领域,模拟有前景的太阳能热化学材料。而在ARPA-E,一个旨在支持高风险、高回报项目的部门,他学会了思考。

“我参观了侏罗纪公园大小的机械车间,他们在那里制造世界上最大的涡轮机,还参观了集中式太阳能发电厂,”Henry说。“那是一次变革性的经历,我开始对系统级设计感兴趣。”

"一个步骤的改变"

他带着一个冒险的想法回到佐治亚理工学院,提出了一种新的集中式太阳能发电(CSP)。大多数CSP设计都是基于将热量储存为熔盐,并通过金属管道和泵将液体移动以转换为电力的想法。但是在储存热量时,盐的温度是有限制的。高于这个极限的温度还可能导致金属管道和泵过快地腐蚀。

Henry说:“我有兴趣把这个问题推到极致,看看如何在性能上获得一个阶梯式的变化。”他建议用更耐热的陶瓷制作管道和泵,并且不在熔盐中储存热量,而是在发光的白热液态金属中储存热量。

Henry表示:“这是一个激进的想法,而且基于物理学,它是合理的。”

他和他的学生工作了多年,以证明该系统的一个关键组成部分,一个高温陶瓷泵,起初没有什么进展。2017年,他们的努力得到了回报,一个可以在高达1400摄氏度的温度下进行液体循环的泵。这次演示后,他们在《自然》杂志上发表了一篇文章,以及获得 "最高工作温度液体泵 "的吉尼斯世界纪录。

Henry说:"这使事情升级,"他当时收到了麻省理工学院教职的面试邀请。当他得到这份工作时,他不确定自己能否接受。当他的工作向前推进时,他正处于复杂的离婚之中。

他说:"我当时处于一个艰难的十字路口。我是留下来,并可能得到我孩子的监护权,还是加倍努力工作,去麻省理工学院,我认为在那里我有最好的机会来追求这个想法?"

最后,亨利接受了这个职位,并在2018年搬回了麻省理工学院。离婚把他推到了破产的境地,即使他正在建立一个新的实验室并管理校园里的教学需求。这是动荡的一年,但他最终和他的儿子们搬到了波士顿,就在大流行病来临之前,Henry也获得了终身职位。

"这对我来说是一种戏剧性的解脱,"Henry说。"在冒着一切风险来到这里之后,你希望有这种安全感,事情会得到解决。"

他正在努力改进 "箱中太阳 "系统,并在此后用一个更高的温度泵来打破他的记录。他还在继续模拟不同材料中原子的运动,并将这些运动转换成声音--这个项目的部分灵感来自于他早期的音乐经历。

对于他在工作和生活中找到的新平衡,他说:"这非常踏实。我很感激。"

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