נישואים שנעשו באור השמש: ההמצאה מתמזגת עם סוללה נוזלית

Anonim

כמו תאים סולריים לייצר חלק גדול יותר של כוח חשמלי הכולל, מגבלה בסיסית נשאר: הלילה החשוך כאשר תאים סולריים ללכת לישון. סוללות ליתיום יון, סוללות נפוץ בשימוש בכל דבר, החל כלי רכב היברידיים למחשבים ניידים, הם יקרים מדי פתרון להשתמש על משהו מסיבי כמו רשת החשמל.

לשיר ג'ין, פרופסור לכימיה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, יש רעיון טוב יותר: שילוב תא הסוללות עם סוללה בעלת קיבולת גדולה. הוא ועמיתיו עשו מכשיר אחד אשר מבטל את שלב הביניים הרגיל של ייצור חשמל, במקום, מעביר את האנרגיה ישירות אלקטרוליט של הסוללה.

ג 'ין בחרה "סוללה זרימת החזרה", או RFB, אשר מאחסן אנרגיה במיכל של אלקטרוליט נוזלי.

בדו"ח שפורסם היום ב- Angwandte Chemie International Edition, ג'ין, סטודנט לתואר שני וונג'י לי ועמיתיו באוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה בסעודיה, הוכיחו מכשיר יחיד הממיר אנרגיית אור לאנרגיה כימית על ידי טעינה ישירה של האלקטרוליטים הנוזליים.

פריקת הסוללה לחשמל את הרשת החשמלית בלילה לא היתה יכולה להיות פשוטה יותר, אומר ג'ין. "אנחנו פשוט לחבר עומס על קבוצה אחרת של אלקטרודות, להעביר את אלקטרוליטים טעון דרך המכשיר, ואת החשמל זורם החוצה."

טעינה סולארית ופריקה חשמלית, הוא מציין, ניתן לחזור על מחזורים רבים עם אובדן יעילות קטנה.

בניגוד סוללות ליתיום יון, אשר מאחסן אנרגיה אלקטרודות מוצק, RFB מאחסן אנרגיה כימית אלקטרוליט נוזלי. "RFB הוא זול יחסית, ואתה יכול לבנות התקן עם נפח אחסון גדול ככל שאתה צריך, ולכן היא הגישה המבטיחה ביותר עבור אחסון חשמל ברמת הרשת", אומר ג 'ין, אשר עובד גם על כמה היבטים אחרים של אנרגיה סולארית הֲמָרָה.

בהתקן החדש, תאים סולאריים סטנדרטיים סולריים מותקנים על תא התגובה ואנרגיה המרה על ידי תא מיד טוען את אלקטרוליט מים, אשר נשאבים החוצה מיכל אחסון.

סוללות זרימת חמצן שכבר נמצאות בשוק נקשרו לתאים סולאריים ", אבל עכשיו יש לנו מכשיר אחד שמקצר את אור השמש כדי לשחרר את החיובים החשמליים ומשנה באופן ישיר את מצב הפחתת החמצון של אלקטרוליט על פני השטח של התאים", אומר לי, המחבר הראשון של המחקר החדש. "אנחנו משתמשים במכשיר יחיד כדי להמיר אנרגיה סולארית ולטעון סוללה, זה בעצם סוללה סולארית, ואנחנו יכולים גודל של מיכל אחסון RFB לאחסן את כל האנרגיה שנוצר על ידי תאים סולריים."

העיצוב המאוחד מציע יתרונות מרובים, אומר ג'ין. "תאים סולריים ישירות לחייב את אלקטרוליט, ולכן אנחנו עושים שני דברים בבת אחת, מה שהופך לפשטות, הפחתת עלויות ויעילות גבוהה יותר פוטנציאלי."

לאחר שהוכיחו את הרעיון של סוללה נטענת סולארית, ג'ין ולי כבר עובדים על שיפורים. אחד יהיה להתאים את המתח של התא הסולארי לכימיה של אלקטרוליט, מזעור הפסדים כמו אנרגיה מומרת ומאוחסנת.

אלקטרוליטים מימיים המשמשים במחקר הנוכחי מכיל מולקולות אורגניות אבל לא יקר מתכות נדירות, אשר להעלות את עלויות בסוללות רבות. ג'ין ולי גם מחפשים אלקטרוליטים עם הפרשי מתח גדולים יותר, אשר מגביל כיום קיבולת אחסון האנרגיה.

מערכת שיוצרת וחוסכת חשמל תישקל על פי עלות, יעילות וצפיפות אחסון אנרגיה, אומר ג'ין. "זה לא רק על היעילות של המרת אור השמש לחשמל, אלא גם על כמה אנרגיה אתה יכול לאחסן ביעילות במכשיר."

ככל שהשימוש באנרגיה סולרית גדל, בעיית האחסון הופכת להיות חריפה יותר. "אנשים אומרים את קיבולת החשמל הסולארי לא יכול לעלות על 20 אחוזים מכלל קיבולת הרשת, בגלל מחסור באספקה ​​בלילה או במהלך מזג אוויר מעונן, " אומר ג 'ין. "במקומות מסוימים, מתקנים סולאריים נוספים עשויים להמתין עד לאחסון טוב יותר".

menu
menu