Исследователи из Университета штата Огайо создали сенсибилизированный красителем солнечный элемент, который обладает способностью накапливать свою собственную энергию, «дыша» воздухом вокруг него, чтобы разложить и преобразовать перекись лития. Создатели устройства, которое на самом деле представляет собой комбинацию батареи и солнечного элемента, планируют сократить расходы на возобновляемую энергию на 25 процентов.
«Современное состояние заключается в использовании солнечной панели для захвата света, а затем в использовании дешевой батареи для хранения энергии», – пояснил профессор ОГУ Иин Ву. «Мы объединили обе функции в одном устройстве. Каждый раз, когда вы можете это сделать, вы сокращаете расходы ».
Устройство предназначено для использования трех электродов вместо четырех, которые обычно содержит батарея. Внизу от них размещена литиевая пластина, на которой находится слой электролита, тонкий слой пористого углерода, а затем еще один слой электролита. Вдобавок ко всему этому проницаемая сетка из титановой сетки содержит чувствительный к красителю фотоэлектрод из диоксида титана, который по внешнему виду напоминает травинки в масштабе 1 мкм и вырабатывает трийодид-ионы на свету. Эти ионы затем распространяются на поверхность кислородного электрода через йодидный «челнок», где они окисляются до пероксида лития.
Перекись лития химически разлагается на ионы лития и кислорода с помощью электронов в подключенной батарее, кислород выделяется в воздух, а ионы лития накапливаются в виде металлического лития. Когда начинается разряд, кислород собирается из окружающей среды и расходуется с образованием пероксида лития, и цикл повторяется.
Красный краситель, называемый соединением рутения, используется для покрытия сетки, регулируя длину волны входящего света. Краситель поглощает свет и высвобождает электроны, создавая электрический ток по мере того, как все больше электронов поступает из раствора йодида, заменяя их. Недостатком является короткий срок службы этого перезаряжаемого солнечного элемента, так как срок службы красителя заканчивается всего за восемь часов циклов зарядки и разрядки.
Исследователи провели первоначальные испытания с использованием фотоэлектрода гематита (оксида) вместо оксида титана, сенсибилизированного красителем, который, по-видимому, обладает сопоставимой эффективностью и «заметно лучшей» стабильностью, что позволяет батарее сохранять свой ресурс в Тот же ассортимент, что и на рынке аккумуляторных батарей.
Если они могут осесть на материале, который получает аналогичную эффективность (около 100 процентов удерживаемых электронов, по сравнению с 80 процентами, которые он сохраняет в типичных ячейках), то эта версия оксида титана при этом обеспечивает жизнь. Полезное в течение нескольких лет, данное изобретение OSU Исследователи могут оказать огромное положительное влияние в области возобновляемой энергии. Обычное принятие возобновляемых источников энергии в настоящее время ограничивается выработкой электроэнергии, и большая часть затрат приходится на энергию, хранящуюся в энергосистеме, которая теряет более 25 процентов произведенной электроэнергии.
Министерство энергетики США финансирует дополнительные исследования, в то время как OSU выдаст лицензию на солнечную батарею для отрасли и будет стремиться улучшить ее работу. Отличное новое изобретение, верно?
