Дешевое и эффективное технологическое решение для хранения солнечной электроэнергии

дешевое и эффективное решение для хранения солнечной электроэнергииКак мы можем сохранить солнечную электроэнергию на то время, когда солнце не светит? Одно из возможных решений состоит в преобразовании её в водород с помощью электролиза воды. Идея заключается в том, чтобы используя электрический ток, вырабатываемый солнечной батареей, «разделить» молекулы воды на водород и кислород. Чистый водород затем можно хранить где-нибудь в другом месте  для дальнейшего использования при производстве электроэнергии по первому требованию или же даже в качестве топлива.

Но это все слишком сложно. Несмотря на то, что различные технологии производства водорода дают нам обнадеживающие результаты в лаборатории, они все еще слишком нестабильны или дорогие и требуют дополнительной разработки для использования в коммерческих и больших масштабах.

Исследователи EPFL (Федеральная политехническая школа Лозанны) и CSEM (швейцарский центр электроники и микротехнологий) использовали технологию объединения компонентов, которые уже доказали свою эффективность в промышленности, с целью разработки надежной и эффективной системы. Их прототип состоит из трех соединенных между собой кристаллических кремниевых фотоэлементов нового поколения, подключенных к системе электролиза, которая не опирается на редкие металлы. Устройство способно преобразовывать солнечную энергию в водород со скоростью 14,2% и уже отработала в течение более 100 часов подряд в тестовых условиях. С точки зрения производительности это мировой рекорд как для кремниевых фотоэлементов, так и для производства водорода без использования редких металлов. Применение такой технологии обеспечивает также высокий уровень стабильности.

Достаточно для питания автомобиля на топливных элементах на 10 000 км пробега ежегодно

Метод, который превосходит все предыдущие усилия с точки зрения стабильности, производительности, срока службы и эффективности затрат, опубликован в журнале Электрохимического общества. «Система площадью 12-14 м2, установленная в Швейцарии, позволяет генерировать и хранить достаточное количество водорода для питания топливных элементов автомобиля более чем на 10 000 км пробега ежегодно», говорит Кристоф Баллиф, соавтор статьи.

У фотоэлементов высокого напряжения есть преимущество

Ключевым моментом здесь является соединение большинства существующих компонентов, а также использование «гибридного» типа кристаллического кремния фотоэлемента, основанного на технологии гетероперехода. Структура типа «сэндвич», примененная исследователями — это использование слоев кристаллического кремния и аморфного кремния — обеспечивает ее применение для более высоких напряжений. А это означает, что уже три из этих фотоэлементов, соединённых между собой, смогут сгенерировать почти идеальное напряжение для возникновения электролиза. Электрохимическая часть процесса требует катализатора, изготовленного из никеля, который широко доступен.

«При использовании обычных кристаллических кремниевых фотоэлементов мы должны соединить четыре фотоэлемента, чтобы получить то же самое напряжение,» говорит соавтор Мигель Модестино из EPFL. «В это сила этого метода.»

Стабильный и экономически жизнеспособный метод

Новая система уникальна, когда речь заходит о стоимости, производительности и сроке службы. «Мы хотели создать высокопроизводительную систему, которая может работать в современных условиях», говорит Ян-Виллем Шюттауф, исследователь из CSEM и соавтор статьи. «Гетеропереходные фотоэлементы, которые мы используем, относятся к семейству кристаллических кремниевых фотоэлементов, на которые приходится около 90% рынка солнечных батарей. Это хорошо известная и надежная технология, срок службы которой превышает 25 лет. И она уже покрывает южную сторону здания CSEM в Невшателе. «

Для доказательства концепции исследователи использовали стандартные гетеропереходные фотоэлементы; при использовании самых лучших фотоэлементов этого типа они могут рассчитывать на достижение производительности выше 16%.

Источник: https://solarthermalmagazine.com/2016/08/25/cheap-effective-solution-storing-solar-energy/

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik