Исследователи из Университета Хьюстона сообщили о новом устройстве, которое может как эффективно улавливать солнечную энергию, так и хранить ее до тех пор, пока она не понадобится, предлагая широкий спектр применений, от производства электроэнергии до дистилляции и опреснения.
В отличие от солнечных панелей и фотоэлементов, использующих фотогальваническую технологию для прямого производства электроэнергии, гибридное устройство улавливает солнечное тепло и сохраняет его в виде тепловой энергии. В нем рассматриваются некоторые проблемы, мешающие более широкому внедрению солнечной энергии, и предлагается возможность круглосуточного использования солнечной энергии, несмотря на ограниченное количество солнечных часов, пасмурные дни и другие ограничения.
Работа, описанная в статье, опубликованной в среду в журнале Joule, сочетает накопление молекулярной энергии и накопление скрытого тепла для создания интегрированного устройства сбора и хранения для потенциальной работы 24/7. Исследователи сообщают, что эффективность сбора урожая составляет 73 % при мелкомасштабных операциях и до 90 % при крупномасштабных операциях.
До 80% накопленной энергии восстанавливалось ночью, а днем, по словам исследователей, восстановление было еще выше.
Хади Гасеми, адъюнкт-профессор машиностроения Билла Д. Кука в UH и соответствующий автор статьи, сказал, что высокая эффективность сбора урожая частично связана со способностью устройства захватывать весь спектр солнечного света, собирая его для немедленного использования и преобразовывая избыток в хранилище молекулярной энергии.
Устройство было синтезировано с использованием норборнадиен-квадрициклана в качестве молекулярного материала для хранения, органического соединения, которое, по словам исследователей, демонстрирует высокую удельную энергию и исключительное выделение тепла, оставаясь при этом стабильным в течение длительного времени хранения. Гасеми сказал, что одна и та же концепция может быть применена с использованием различных материалов, что позволяет оптимизировать рабочие характеристики, включая рабочие температуры и эффективность.
Т. Рэндалл Ли, заслуженный профессор кафедры химии Университета Каллена и автор-корреспондент, сказал, что устройство обеспечивает повышенную эффективность несколькими способами: солнечная энергия хранится в молекулярной форме, а не в виде тепла, которое со временем рассеивается, а интегрированная система также снижает тепловую энергию. потери, потому что нет необходимости транспортировать накопленную энергию по трубопроводам.
«В течение дня солнечная тепловая энергия может собираться при температурах до 120 градусов по Цельсию (около 248 по Фаренгейту)», - сказал Ли, который также является главным исследователем Техасского центра сверхпроводимости в UH.«Ночью, когда солнечное излучение мало или отсутствует, накопленная энергия собирается молекулярным аккумулирующим материалом, который может преобразовать ее из молекулы с более низкой энергией в молекулу с более высокой энергией».
Это позволяет накопленной энергии производить тепловую энергию при более высокой температуре ночью, чем днем, увеличивая количество доступной энергии, даже когда солнце не светит, сказал он.
Помимо Гасеми и Ли, в работе участвовали первый автор Варун Кашьяп, Сивакорн Сакункаевкасем, Пархам Джафари, Масумех Назари, Бахаре Эслами, Сина Назифи, Пейман Ираджизад и Мария Д. Маркес, все из UH.