目前，将太阳能转化为有用热能的太阳能光热技术被认为是一种直接、便捷获取太阳辐射的方法，可以缓解能源危机和环境问题。在这项工作中，我们报道了一种透明的充满rGO纳米流体的太阳能驱动热管，该热管结合了体积式太阳能热收集和热管技术，实现了高效的太阳能捕获，同时将收集的热能快速传输到应用端。rGO纳米流体不仅作为太阳体积式吸收体直接吸收太阳辐射，而且作为工质完成整个热循环。实验研究了填充比、倾角、工质和太阳能功率密度对热管热性能的影响。结果表明，当太阳能功率密度为17.5 W/cm2时，热管的热阻最低为0.25 K/W，填充比例为20%时最佳。垂直运行模式下，太阳能热管的换热性能优于水平运行模式下的换热性能。最后，所研制的太阳能热管已成功应用于太阳能热水系统，表现出良好的传热性能。
图1. 用于测量太阳能驱动毛细热管性能的示意性实验装置。
图2. rGO纳米流体填充太阳能热管的结构和工作原理。
图3. (a)不同倍率下还原氧化石墨烯纳米片的二次电子扫描电镜图像。(b)不同倍率下还原氧化石墨烯纳米片的亮场透射电镜图像。
图4. (a)不同放大倍数下被处理的铜网的SEM图像。(b)未处理(右)和氧化铜网(左)的水接触角测量值。
图5. 太阳能驱动的毛细热管在4 W/cm2的太阳能功率密度下的温度演变。
图6. 四种填充率的太阳能驱动毛细热管在不同太阳能功率下的热阻变化。
图7. 太阳能驱动毛细热管在不同倾角下的热阻变化。
图8. 室外实验期间的太阳能密度和环境温度。
图9. 含rGO纳米流体的太阳能热管和DI水在不同太阳能功率密度下的热阻变化。
图10. 热管填入rGO纳米流体和DI水时的水温演化曲线。
相关研究成果由大连海事大学Chao Chang等人于2023年发表在Solar Energy (https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.112007)上。原文：Fabrication and thermal performance of a solar-driven heat pipe filled with reduced graphene oxide nanofluids
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