В журнале Американского химического общества они сообщают, что их запатентованная конструкция, которая объединяет солнечную батарею и батарею в одном устройстве, теперь обеспечивает экономию энергии на 20 процентов по сравнению с традиционными литий-йодными батареями.
По словам Иин Ву, профессора химии и биохимии в штате Огайо, 20 процентов поступает от солнечного света, который улавливается уникальной солнечной панелью на верхней части батареи.
Солнечная панель теперь представляет собой сплошной лист, а не сетку, как в предыдущем дизайне. Еще одно ключевое отличие заключается в использовании электролита на водной основе внутри батареи.
Поскольку внутри него циркулирует вода, новый дизайн относится к новому классу батарей, называемых проточными батареями на водной основе.
«Поистине важным нововведением здесь является то, что мы успешно продемонстрировали поток воды внутри нашей солнечной батареи», — сказал Ву.
Таким образом, это первая водная проточная батарея с возможностью использования солнечной энергии. Или, как назвали это Ву и его команда, первая «водяная солнечная батарея»."
«Он также полностью совместим с современными технологиями аккумуляторов, очень легко интегрируется с существующими технологиями, экологически безопасен и прост в обслуживании», — добавил он.
Исследователи во всем мире работают над разработкой водных проточных батарей, потому что они теоретически могут когда-нибудь обеспечить доступное хранилище энергии на уровне энергосистемы.
Таким образом, солнечная батарея может преодолеть разрыв между сегодняшней энергосистемой и источниками возобновляемой энергии.
«Эта конструкция проточной солнечной батареи потенциально может быть применена для преобразования и хранения солнечной энергии в масштабе энергосистемы, а также для производства« электролитного топлива », которое может использоваться для питания будущих электромобилей», — сказал Мингже Ю, ведущий автор статьи и докторант в штате Огайо.
Ранее Ю сконструировал солнечную панель из титановой сетки, чтобы воздух мог проходить через батарею. Но новой водной аккумуляторной батарее для работы не нужен воздух, поэтому солнечная панель теперь представляет собой сплошной лист.
Солнечная панель называется сенсибилизированным красителем солнечным элементом, потому что исследователи используют красный краситель для настройки длины волны света, который он захватывает и преобразует в электроны.
Эти электроны затем дополняют напряжение, хранящееся в литиевой анодной части солнечной батареи.
Однако что-то должно переносить электроны из солнечного элемента в батарею, и именно здесь приходит электролит. Жидкий электролит обычно представляет собой частично соль, частично растворитель; Ранее исследователи использовали соль перхлората лития, смешанную с диметилсульфоксидом органического растворителя. Теперь они используют йодид лития в качестве соли и воду в качестве растворителя. (Вода — неорганический растворитель и экологически чистый.
А йодид лития обеспечивает высокую емкость хранения энергии при низкой стоимости.)
В ходе испытаний исследователи сравнили производительность солнечной проточной батареи с характеристиками типичной литий-йодной батареи.
Заряжали и разряжали аккумуляторы 25 раз. Каждый раз обе батареи разряжались примерно на 3 секунды.3 вольта.
Разница заключалась в том, что проточная солнечная батарея могла производить такую же мощность при меньшем заряде. Типичный аккумулятор приходилось заряжать до 3.6 вольт на разряд 3.3 вольта.
Проточная солнечная батарея была заряжена всего на 2.9 вольт, потому что солнечная панель составила разницу. Это экономия энергии почти на 20 процентов.
Проект все еще продолжается, и конструкция солнечного потока, несомненно, будет снова развиваться, поскольку исследователи пытаются сделать батарею более эффективной.
Докторант и соавтор исследования Билли Маккалок сказал, что есть много разных направлений, в которых может развиваться исследование.
«Мы надеемся мотивировать исследовательское сообщество к дальнейшему развитию этой технологии в практическом решении возобновляемых источников энергии», — добавил он.
Конечная цель команды — увеличить долю солнечного элемента в батарее выше нынешних 20 процентов — возможно, даже до 100 процентов.
«Это наш следующий шаг, — сказал Ву, — чтобы действительно создать полностью заряжаемую от солнечной энергии батарею."