Разработана новая конструкция, сочетающая в себе свойства солнечной батареи и аккумулятора.
Солнечные батареи, несмотря на свое название, не накапливают энергию, получаемую от солнца. Они используют фотоэлектрическую технологию для непосредственного производства электричества. Исследователи из Университета Хьюстона предложили инновационную технологию, которая улавливает тепло от солнца и сохраняет его в виде тепловой энергии. Это решение позволит преодолеть существующие проблемы солнечной энергетики, такие как невозможность использования солнечной энергии в течение суток, ограниченное время солнечного освещения и пасмурная погода. Статья о технологии опубликована в издании Joule.
Новый «гибрид» включает в себя «молекулярное хранилище» и локализованный материал, демонстрирующий фазовый переход. Между ними размещен аэрогель на основе диоксида кремния, обеспечивающий поддержание требуемой разницы температур. Устройство способно запасать энергию в молекулярной форме, а также скрытую теплоту – тепло, которое высвобождается или поглощается в процессе фазового перехода при постоянной температуре. В будущем такое устройство для сбора и хранения может стать источником бесперебойного электроснабжения, работающего в режиме круглосуточной работы.
В зависимости от размеров установки, эффективность поглощения достигает 73-90%. Ученым также удалось извлечь до 80% энергии, накопленной устройством в темное время суток, а в светлое время суток этот показатель был еще выше. Специалисты объясняют такую производительность способностью прибора захватывать весь спектр солнечного излучения.
Для хранения энергии был выбран норборнадиен-квадрициклан — соединение из двух изомеров полициклических углеводов, способных изменять свою структуру под воздействием солнечного света. Ученые отмечают, что это вещество характеризуется высокой удельной энергией, эффективным выделением тепла и стабильностью при длительном хранении.
Устройство повышает эффективность благодаря нескольким факторам: солнечная энергия запасается в молекулярной форме, а не преобразуется в тепло, что предотвращает её постепенное рассеивание. Кроме того, поскольку накопленная энергия хранится в месте сбора, исключаются потери, возникающие при транспортировке.
Новое устройство обладает ценным свойством – способностью функционировать в условиях недостаточного или отсутствующего солнечного света, что особенно важно в темное время суток. Ранее накопленная энергия запасается в норборнадиен-квадрициклане, который затем переходит в состояние с повышенной энергией. Благодаря этому устройство, по мнению доктора Т. Рэндалла Ли, автора статьи, способно вырабатывать тепловую энергию ночью даже с большей эффективностью, чем днем.
Ранее ученые из США создали «наноподсолнухи» предназначены для повышения эффективности поглощения солнечной энергии, а их коллеги из Сколково разработали высокоэффективный прозрачный гибкий проводник.