27.11.2019
Исследователи из Университета Хьюстона не так давно сообщили о разработке нового устройства, которое способно эффективно захватывать солнечную энергию и хранить ее до тех пор, пока она не понадобится. Данная разработка предполагает широкий диапазон применения, начиная от производства электроэнергии, и заканчивая дистилляцией и опреснением воды.
Гибридное устройство состоит из материала для хранения молекул (MSM) и локализованного материала с фазовым переходом (L-PCM), разделенных аэрогелем на основе диоксида кремния для поддержания необходимой разницы температур.
Современные солнечные панели и солнечные батареи используют фотоэлектрическую технологию для прямого производства электроэнергии. В отличие от них, гибридное устройство улавливает тепло от солнца и сохраняет его в виде тепловой энергии. Причем оно решает сразу несколько проблем, которые останавливали более широкое внедрение солнечной энергии. И предлагают возможность круглосуточного использования солнечной энергии, несмотря на ограниченные часы солнечного света, пасмурные дни и другие имеющиеся ограничения.
Работа, описанная в статье, опубликованной в среду в журнале «Джоуль», объединяет накопление молекулярной энергии и накопление скрытого тепла, для создания интегрированного устройства сбора и хранения для потенциальной работы в режиме 24/7. Исследователи сообщают, что при небольшой работе эффективность составляет 73%, а при большой - до 90%. До 80% накопленной энергии будет восстановлено ночью, и исследователи подтверждают, что дневное восстановление будет еще выше.
Хади Гасеми, доцент кафедры машиностроения Билла Д. Кука Университета Хьюстона и автор статьи сказал, что высокая эффективность сбора связана со способностью устройства захватывать весь спектр солнечного света, собирая его для немедленного использования и преобразования избытка в хранилище молекулярной энергии.
Устройство было синтезировано с использованием норборнадиен-квадрициклана в качестве молекулярного материала для хранения. Это органического соединения, по словам исследователей, демонстрирует высокую удельную энергию и исключительное выделение тепла, оставаясь стабильным в течение длительного времени хранения. Гасеми отметил, что одну и ту же концепцию можно применять с использованием разных материалов, что позволяет оптимизировать рабочие характеристики, включая рабочие температуры и эффективность.
Т. Рэндалл Ли, профессор химии, профессор химического факультета Калленовского университета и также автор исследования, сказал, что устройство обеспечивает повышенную эффективность несколькими способами:
• солнечная энергия сохраняется в молекулярной форме, а не в виде тепла, которое рассеивается с течением времени;
• интегрированная система снижает тепловые потери, поскольку нет необходимости транспортировать накопленную энергию по проводам.
«В течение дня солнечную тепловую энергию можно собирать при температурах до 120 градусов по Цельсию (около 248 по Фаренгейту. Ночью, когда солнечное излучение слабое или отсутствует, накопленная энергия собирается молекулярным накопителем, который может преобразовать ее из молекулы с более низкой энергией в молекулу с более высокой энергией» - сказал Ли, который также является главным исследователем в Техасском центре сверхпроводимости при Университете Хьюстона.
Это позволяет накопленной энергии производить тепловую энергию ночью при более высокой температуре, чем днем, увеличивая количество доступной энергии, даже когда солнце не светит.