Pernikahan yang dibuat di bawah sinar matahari: Penemuan menyatukan matahari dengan baterai cair

Suspense: Crime Without Passion / The Plan / Leading Citizen of Pratt County (Juni 2019).

Anonim

Karena sel surya menghasilkan proporsi yang lebih besar dari total daya listrik, keterbatasan mendasar tetap: kegelapan malam ketika sel surya pergi tidur. Baterai lithium-ion, baterai biasa yang digunakan dalam segala hal dari kendaraan hibrida ke komputer laptop, terlalu mahal untuk digunakan pada sesuatu yang besar seperti jaringan listrik.

Song Jin, seorang profesor kimia di University of Wisconsin-Madison, memiliki gagasan yang lebih baik: mengintegrasikan sel surya dengan baterai berkapasitas besar. Dia dan rekan-rekannya telah membuat satu perangkat yang menghilangkan langkah menengah yang biasa untuk menghasilkan listrik dan, sebaliknya, mentransfer energi langsung ke elektrolit baterai.

Jin memilih "baterai aliran redoks, " atau RFB, yang menyimpan energi dalam tangki elektrolit cair.

Dalam laporan yang sekarang online di Angewandte Chemie International Edition, Jin, mahasiswa pascasarjana Wenjie Li, dan rekan-rekannya di Universitas Sains dan Teknologi King Abdullah di Arab Saudi telah menunjukkan satu perangkat yang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dengan langsung mengisi cairan elektrolit.

Mengosongkan baterai untuk menyalakan jaringan listrik di malam hari hampir tidak bisa lebih sederhana, kata Jin. "Kami hanya menghubungkan beban ke set elektroda yang berbeda, melewati elektrolit yang bermuatan melalui perangkat, dan listrik mengalir keluar."

Pengisian tenaga surya dan pemakaian listrik, ia mencatat, dapat diulang untuk banyak siklus dengan sedikit kehilangan efisiensi.

Tidak seperti baterai lithium-ion, yang menyimpan energi dalam elektroda padat, RFB menyimpan energi kimia dalam elektrolit cair. "RFB relatif murah dan Anda dapat membangun perangkat dengan penyimpanan sebanyak yang Anda butuhkan, itulah mengapa itu adalah pendekatan yang paling menjanjikan untuk penyimpanan listrik tingkat grid, " kata Jin, yang juga bekerja pada beberapa aspek lain dari energi surya konversi.

Dalam perangkat baru, sel surya silikon standar dipasang pada ruang reaksi dan energi diubah oleh sel segera mengisi elektrolit berbasis air, yang dipompa keluar ke tangki penyimpanan.

Baterai aliran redoks yang ada di pasaran telah terpasang ke sel surya, "tetapi sekarang kita memiliki satu perangkat yang memanen sinar matahari untuk membebaskan muatan listrik dan secara langsung mengubah keadaan oksidasi-reduksi elektrolit pada permukaan sel, " kata Li, penulis pertama dari studi baru. "Kami menggunakan satu perangkat untuk mengubah energi matahari dan mengisi baterai. Ini pada dasarnya adalah baterai matahari, dan kita dapat mengukur tangki penyimpanan RFB untuk menyimpan semua energi yang dihasilkan oleh sel surya."

Desain terpadu menunjukkan banyak keuntungan, kata Jin. "Sel-sel surya langsung mengisi elektrolit, jadi kami melakukan dua hal sekaligus, yang membuat kesederhanaan, pengurangan biaya dan efisiensi yang berpotensi lebih tinggi."

Setelah terbukti konsep baterai terintegrasi, surya-diisi, Jin dan Li sudah bekerja pada perbaikan. Salah satunya adalah dengan mencocokkan tegangan sel surya dengan kimia elektrolit, meminimalkan kerugian karena energi diubah dan disimpan.

Elektrolit berair yang digunakan dalam penelitian ini mengandung molekul organik tetapi tidak ada logam langka yang mahal, yang meningkatkan biaya dalam banyak baterai. Jin dan Li juga mencari elektrolit dengan diferensial tegangan yang lebih besar, yang saat ini membatasi kapasitas penyimpanan energi.

Sebuah sistem yang menciptakan dan menyimpan listrik akan dinilai berdasarkan biaya, efisiensi dan kepadatan penyimpanan energi, kata Jin. "Ini bukan hanya tentang efisiensi mengubah sinar matahari menjadi listrik, tetapi juga tentang seberapa banyak energi yang dapat Anda hematkan secara efisien di perangkat."

Seiring dengan meningkatnya penggunaan energi matahari, masalah penyimpanan menjadi lebih akut. "Orang-orang mengatakan kapasitas listrik tenaga surya tidak dapat melebihi sekitar 20 persen dari kapasitas jaringan secara keseluruhan, karena kekurangan pasokan di malam hari atau selama cuaca berawan, " kata Jin. "Di beberapa tempat, instalasi matahari lebih lanjut mungkin harus menunggu sampai penyimpanan yang lebih baik tersedia."

menu
menu