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管研院深耕新材料进军新能源

余热温差发电研究迈出关键一步

管研院深耕新材料进军新能源

2021/08/27 信息来源: 中国石油报

中国石油网消息(记者陈青)一片4厘米见方的热电器件,通过导线与LED灯相连,当40至50摄氏度的废热流过,LED灯就会亮起。8月20日,石油管工程技术研究院国家重点实验室研究人员,给记者演示了最新开发的两套低成本千瓦级热电温差发电系统原型机的工作过程。这项成果为集团公司利用热电转化变余废热为再生能源,提高能源利用率,促进节能减排,为新能源发展提供了技术储备。

油气勘探开发过程中存在大量未被充分利用的伴热。余废热高效利用是新能源领域前沿研究热点之一。

“热能—机械能—电能的转换,存在成本高、产生二次余热等问题。”管研院余热温差发电项目负责人蒋龙说,热电转换技术可实现热能与电能之间的直接转换,具有无机械传动、设备简单可靠、对热源要求低、零碳排放等特点,对低品质余热利用有显著优势。

当前,我国余热资源约占燃料消耗总量的17%-67%,而余热利用率仅为1/3左右,潜在热电转化容量巨大。

在集团公司基础研究和战略储备技术研究课题“石油炼化余热温差发电关键技术研究”资助下,管研院突破已有材料热电性能不足的瓶颈,成功研制出兼具高功率因子和低热导率的新型热电材料,热电性能优值提升21%至46%。

采用此新型材料,并对热电器件及温差发电系统进行优化设计,管研院研制出平铺式与圆筒式两套千瓦级低成本热电温差发电系统原型机,经试验验证,实现了在3摄氏度温差条件下的稳定电流输出。其中,平铺式系统有望用于石油炼化余热锅炉、换热器、楼宇井场照明等场景;圆筒式系统有望用于各类油气管道或油气井下的地温发电,为井下工具提供原位动力。

相关成果在中科院SCI一区顶级期刊上发表论文2篇,影响因子分别达到9.2和13.3。

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