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集成太阳能电池和电池的设备可以在电网外存储电力

2019-03-04 15:48:34来源:

美国和沙特阿拉伯的科学家们在一台设备中利用了太阳能电池和电池的能力 - 一种“太阳能液流电池”,可以吸收阳光并有效地将其作为化学能储存起来,供以后按需使用。他们的研究发表在9月27日的“ 化学 ”杂志上,可以使世界偏远地区的电力更容易获得。

虽然日光作为清洁和丰富的能源越来越受欢迎,但它有一个明显的局限 - 每天只有太多的阳光,有些日子比其他日子更阳光。为了保持太阳能的实用性,这意味着在太阳光转换成电能后,必须将其存储起来。通常这需要两个设备 - 太阳能电池和电池 - 但太阳能液流电池的设计可以同时执行。

“与分离的太阳能转换和电化学储能装置相比,将分离装置的功能组合成单个集成装置可以是一种更有效,可扩展,紧凑且经济有效的太阳能利用方法,”宋进说,威斯康星大学麦迪逊分校的化学教授。Jin和他的团队与沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)电气工程教授Jr-Hau He合作开发了该设备。

太阳能液流电池有三种不同的模式。如果需要立即获得能量,它可以像太阳能电池一样立即将阳光转化为电能。否则,该设备可以在白天吸收太阳能并将其作为化学能储存起来,以便在夜间降落或天空变得阴天时将其作为电力输送。如果需要,该设备也可以通过电能充电,就像典型的电池一样。该团队最新的太阳能液流电池模型能够比现有的任何其他集成设备更有效地存储和输送太阳能电力。

Jin认为太阳能电池可以帮助超越电网的限制,使生活在农村地区的人们更容易获得电力,并在传统电气系统发生故障时提供替代能源。

“这些集成太阳能液流电池将特别适合作为偏远地区的分布式和独立式太阳能转换和存储系统,并实现实际的离网电气化,”Jin说。

制造目前的太阳能液流电池对于现实市场而言仍然过于昂贵,但Jin相信更简单的设计,更便宜的太阳能电池材料和技术进步可能有助于降低未来的成本。虽然目前的模型效率相对较高,但团队计划进一步改进其设计。目前设备的一些电压仍然会浪费 - 这意味着科学家可能需要调整氧化还原物质和光电极材料,这些材料串联起来将太阳能输入转换成电输出。但金认为,经过进一步研究,太阳能液流电池可能很快就会实用。

“我们相信,使用新兴的太阳能材料和新的电化学,我们最终可以达到25%的效率,”Jin说。“在这个效率范围内,如果不使用昂贵的太阳能电池,它应该与其他可再生能源技术相当具有竞争力。那么我认为商业化是可能的。”