Wenjie Li et al. / Chem, 2018
Інженери з США і Саудівської Аравії створили пристрій, що об'єднує в собі сонячну панель і проточну батарею, і має більш високу ефективність, ніж попередні подібні розробки. Після зарядки батарея здатна віддати 14,1 відсотка енергії, що потрапила на сонячну панель, розповідають розробники в журналі Chem.
Один з основних недоліків сонячної, вітряної та іншої альтернативної енергетики полягає в тому, що вироблення енергії такими способами непостійна і залежить від природних факторів. Наприклад, сонячні панелі здатні виробляти досить багато енергії тільки в світлий час доби, причому ефективність роботи сонячної електростанції залежить від хмарності. Через це сонячні батареї необхідно підключати або до загальної електромережі, або до акумуляторів, запасаються енергію вдень і вивільняє її вночі.
В якості акумуляторів деякі інженери пропонують використовувати не традиційні літій-іонні або їх аналоги, а проточні батареї, які складаються з двох резервуарів з негативним і позитивним електролітами, які розділені іонопроніцаемой мембраною. Такі батареї мають кілька переваг, в тому числі більший термін роботи і більш просте масштабування для використання разом з великою кількістю сонячних панелей. Крім того, оскільки електрохімічні процеси в таких батареях відбуваються тільки в невеликій області, відокремленої від баків з електролітами, їх можна вважати більш безпечними і в разі несправності потік електроліту можна швидко перекрити і не допустити неконтрольованого вивільнення великої кількості енергії.
Уже існують прототипи пристроїв, в яких сонячна панель об'єднана з проточною батареєю, але в них від попадання світла на панель до віддачі електрики з проточною батареї відбуваються істотні втрати, через що їх загальна ефективність невисока. Група інженерів під керівництвом Суна Цзінь (Song Jin) з університету Вісконсіна в Мадісоне створили більш ефективне пристрій, здатний видавати від проточною батареї 14,1 відсотка енергії, що потрапила на сонячну панель. Пристрій складається з декількох основних частин. У його верхній частині розташовується сонячна панель, а під нею розташовується активна зона проточною батареї, що складається з двох резервуарів, розділених аніонопроніцаемой мембраною. Крім того, до всіх елементів пристрою приєднаний блок для управління, що дозволяє перемикати режими і управляти роботою пристрою.
схема пристрою
Wenjie Li et al. / Chem, 2018
Під час роботи обидва електроліту циркулюють по трубках завдяки помпи. Принцип роботи пристрою заснований на тому, що в електролітах використовується пара речовин, здатних змінювати заряд. Залежно від того, які електроди використовуються в конкретний момент, в пристрої відбуваються різні електрохімічні процеси, пов'язані з відновленням або окисленням одного або обох речовин.Схеми роботи пристрою в режимах проточною батареї, зарядки від сонячного світла і роботи в якості сонячної панелі
Wenjie Li et al. / Chem, 2018
Тести показали, що батарея здатна створювати напругу 1,25 вольта, а коефіцієнт корисної дії сонячної панелі становить 26.1 відсотка. Крім того, розробники перевірили загальну ефективність пристрою, зарядивши його за допомогою сонячної панелі, а потім вимірявши характеристики проточної батареї. Середня ефективність перетворення протягом десяти циклів виявилася рівною 14,1 відсотка, що є найкращим показником серед аналогічних пристроїв.У 2016 році швейцарські інженери створили сонячно-водневу систему з схожою загальною ефективністю, що дорівнює 14,2 відсотка. Вона складається з сонячної панелі, а також ємності з водою і мембрани, що розділяє водень і кисень, одержувані за допомогою електролізу днем, і які використовуються для вироблення енергії вночі.
Григорій Копіев