Thiết bị tích hợp pin mặt trời và pin có thể lưu trữ điện ngoài lưới điện

November 13, 2018

Các nhà khoa học ở Mỹ và Arập Xêút đã khai thác khả năng của cả pin mặt trời và pin trong cùng một thiết bị - một “pin năng lượng mặt trời” giúp hấp thụ ánh sáng mặt trời và lưu trữ hiệu quả năng lượng hóa học để sử dụng sau này theo yêu cầu. Nghiên cứu của họ, được công bố ngày 27 tháng 9 trên tạp chí Chem , có thể làm cho điện dễ tiếp cận hơn ở các vùng xa xôi của thế giới.

Trong khi ánh sáng mặt trời ngày càng thu hút được sự hấp dẫn như một nguồn năng lượng sạch và dồi dào, nó có một giới hạn rõ ràng - chỉ có rất nhiều ánh sáng mặt trời mỗi ngày, và một số ngày nắng hơn nhiều so với những ngày khác. Để giữ năng lượng mặt trời thực tế, điều này có nghĩa là sau khi ánh sáng mặt trời được chuyển thành năng lượng điện, nó phải được lưu trữ. Thông thường, điều này có hai thiết bị - một pin mặt trời và một pin - nhưng pin dòng năng lượng mặt trời được thiết kế để thực hiện như cả hai.

Song Jin cho biết: “So với các thiết bị lưu trữ năng lượng mặt trời và năng lượng điện hóa tách biệt, việc kết hợp các chức năng của thiết bị tách thành một thiết bị tích hợp có thể là một cách tiếp cận hiệu quả hơn, khả năng mở rộng, nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí hơn để sử dụng năng lượng mặt trời. một giáo sư hóa học tại Đại học Wisconsin-Madison. Jin và nhóm của anh đã phát triển thiết bị này cùng với Jr-Hau He, giáo sư kỹ thuật điện tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả Rập Saudi.

Pin dòng năng lượng mặt trời có ba chế độ khác nhau. Nếu năng lượng là cần thiết ngay lập tức, nó có thể hoạt động như một tế bào năng lượng mặt trời và ngay lập tức chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Nếu không, thiết bị có thể hấp thụ năng lượng mặt trời theo ngày và lưu trữ nó như là năng lượng hóa học để cung cấp năng lượng sau này khi điện rơi vào ban đêm hoặc bầu trời phát triển nhiều mây. Thiết bị này cũng có thể được sạc bằng năng lượng điện nếu cần thiết, giống như một loại pin thông thường. Mô hình pin dòng năng lượng mặt trời gần đây nhất của đội có thể lưu trữ và phân phối điện từ năng lượng mặt trời hiệu quả hơn bất kỳ thiết bị tích hợp nào khác hiện đang tồn tại.

Jin tin rằng pin năng lượng mặt trời có thể giúp vượt qua những hạn chế của lưới điện bằng cách làm cho điện sẵn có hơn cho những người sống ở khu vực nông thôn và cung cấp nguồn năng lượng thay thế khi hệ thống điện truyền thống thất bại.

Jin cho biết: “Những pin năng lượng mặt trời tích hợp này sẽ đặc biệt thích hợp như hệ thống lưu trữ và chuyển đổi năng lượng mặt trời phân tán và độc lập ở các địa điểm xa xôi và cho phép điện khí hóa lưới điện thực tế.

Sản xuất pin mặt trời hiện tại vẫn còn quá đắt đối với thị trường thế giới thực, nhưng Jin tin rằng thiết kế đơn giản hơn, vật liệu pin mặt trời rẻ hơn và những tiến bộ công nghệ có thể giúp cắt giảm chi phí trong tương lai. Và mặc dù mô hình hiện tại tương đối khá hiệu quả, nhóm nghiên cứu đã có kế hoạch cải tiến hơn nữa thiết kế của nó. Một số điện áp của thiết bị hiện tại vẫn sẽ lãng phí - có nghĩa là các nhà khoa học có thể cần phải tinh chỉnh các redox loài và vật liệu photoelectrode mà làm việc song song để chuyển đổi năng lượng mặt trời đầu vào vào sản lượng điện. Nhưng Jin tin rằng, với nghiên cứu sâu hơn, pin mặt trời có thể sẽ sớm được thực hiện.

Jin cho biết: "Chúng tôi tin rằng cuối cùng chúng tôi có thể đạt hiệu suất 25% nhờ sử dụng vật liệu mặt trời mới nổi và điện hóa mới". "Ở phạm vi hiệu quả này, mà không sử dụng các tế bào năng lượng mặt trời đắt tiền, nó phải khá cạnh tranh với các công nghệ năng lượng tái tạo khác. Sau đó, tôi nghĩ thương mại hóa có thể được thực hiện."

từ: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180927145525.htm