Решение проблемы хранения солнечной энергии с помощью аккумуляторных батарей, которые могут одновременно преобразовывать и хранить энергию.
По мере того, как надвигается климатический кризис, ученые стремятся найти решения общих проблем чистой энергии, включая хранение солнечной энергии. Солнечная энергия является одним из лучших возобновляемых ресурсов, которые у нас есть, но у нее есть проблемы, которые мешают ее широкому внедрению и замене традиционных источников энергии. Поскольку солнечная энергия изменчива в течение дня и в течение года, важно иметь надежную систему хранения. В настоящее время солнечная энергия преобразуется в электроэнергию в солнечных элементах, которые не могут хранить энергию в течение длительного времени, а системы хранения с отдельными батареями неудобны и дороги. Чтобы решить эту проблему, исследователи пытаются найти способы объединить потребности преобразования энергии и емкости хранения солнечной энергии в одно устройство.
Предыдущие попытки упростить преобразование и хранение солнечной энергии объединяли два разных компонента в сложную архитектуру устройства, которая в конечном итоге была неэффективной, дорогой и тяжелой. Но был достигнут значительный прогресс в объединении этих элементов в единое устройство, которое использует общие элементы и значительно сокращает проблемы предыдущих конструкций.
Результаты исследования были подытожены в статье, опубликованной 26 мая в Nano Research Energy.
«Количество получаемой солнечной энергии на поверхности Земли составляет до 100 000 тераватт-часов, что полностью обеспечивает годовое глобальное потребление энергии в 16 тераватт», — сказал автор статьи Хайронг Сюэ, доцент Национального института материалов. Наука в Цукубе, Япония. «Однако, как и ветровая энергия , солнечная энергия носит непостоянный характер из-за колебаний изоляции. Чтобы сбалансировать спрос и предложение, преобразованную солнечную энергию необходимо хранить в других устройствах хранения энергии. Поэтому крайне важно внедрить подходящие технологии хранения энергии в солнечные элементы . , что позволяет эффективно использовать солнечную энергию и доставлять произведенную электроэнергию по мере необходимости».
В документе обобщается прогресс в использовании шести различных типов перезаряжаемых металлических батарей с фотоусилением: литий-ионных, цинк-ионных, литий-серных, литий-йодных, цинково-йодных, литий-кислородных, цинко-кислородных и литий-углекислородных. батареи. Авторы подробно описывают преимущества и недостатки каждого типа батарей и способы их применения для преобразования и хранения солнечной энергии в электрическую. Например, перезаряжаемые литий-ионные батареи, с которыми мы все знакомы, потому что они используются во многих современных электронных устройствах, включая ноутбуки, телефоны и электромобили , эффективны, но их трудно масштабировать для использования солнечной энергии из-за их сложная структура.
Исследователи отмечают, что эта технология все еще находится на ранних стадиях, и предстоит провести дополнительные исследования. Заглядывая в будущее, они надеются предпринять следующие шаги по улучшению хранения солнечной энергии с помощью перезаряжаемых металлических батарей с фотоусилением.
«Необходимо изучить более подходящие электродные материалы и оптимизировать структуру устройства батарей», — сказал Сюэ. «Для практических применений, вопросов стабильности и безопасностидолжны быть рассмотрены и улучшены. Хотя разработка перезаряжаемых металлических батарей с фотоусилением происходит довольно быстро, большинство исследований остаются на ранней стадии лабораторных испытаний. Решая некоторые критические проблемы, связанные с рабочим механизмом, электродными материалами и конструкцией батареи, цель состоит в том, чтобы продемонстрировать жизнеспособное использование фотоусиленных перезаряжаемых батарей в электронных и оптоэлектронных устройствах». другие типы систем преобразования и хранения энергии.
