Специально разработанные магазины для хранения солнечной энергии для последующего использования

Исследовательская группа из Чалмерский технологический университет Швеция сделала большие быстрые шаги в направлении разработки специально разработанной молекулы, которая может хранить солнечную энергию для последующего использования. Эти достижения были представлены в четырех научных статьях в этом году, а последние опубликованы в журнале Energy & Environmental Science .

Около года назад исследовательская группа представила молекулу, способную хранить солнечную энергию. Молекула, состоящая из углерода, водорода и азота, обладает уникальным свойством: когда она попадает под воздействие солнечного света, она превращается в богатый энергией изомер - молекулу, которая состоит из тех же атомов, но связаны друг с другом по-разному.

Этот изомер затем может быть сохранен для использования, когда эта энергия понадобится позже - например, ночью или зимой. Он находится в жидкой форме и адаптирован для использования в солнечной энергетической системе, которую исследователи назвали MOST (Молекулярное накопление солнечной тепловой энергии) . Только в прошлом году исследовательская группа добилась больших успехов в развитии MOST.

«Энергия этого изомера теперь может храниться до 18 лет. И когда мы приезжаем, чтобы извлечь энергию и использовать ее, мы получаем увеличение тепла, которое больше, чем мы надеялись », - говорит руководитель исследовательской группы Каспер Мот-Поулсен, профессор кафедры химии и химической инженерии.

Исследовательская группа разработала катализатор для контроля высвобождения накопленной энергии. Катализатор действует как фильтр, через который течет жидкость, создавая реакцию, которая нагревает жидкость на 63 градуса Цельсия. Если при прокачке через фильтр жидкость имеет температуру 20 ° С, она выходит на другую сторону при температуре 83 ° С. В то же время он возвращает молекулу в ее первоначальную форму, чтобы затем ее можно было повторно использовать в согревающей системе.

В течение того же периода исследователи также научились улучшать конструкцию молекулы, чтобы увеличить ее способность к накоплению, чтобы изомер мог накапливать энергию до 18 лет. Это было решающее улучшение, так как в центре внимания проекта находится в основном хранение химической энергии.

Кроме того, система ранее зависела от жидкости, частично состоящей из горючего химического толуола. Но теперь исследователи нашли способ удалить потенциально опасный толуол и вместо этого использовать только молекулу, запасающую энергию.

Взятые вместе, достижения означают, что энергетическая система МОСТ теперь работает по кругу. Во-первых, жидкость улавливает энергию солнечного света в солнечном тепловом коллекторе на крыше здания. Затем его хранят при комнатной температуре, что приводит к минимальным потерям энергии. Когда требуется энергия, ее можно протянуть через катализатор, чтобы жидкость нагрелась. Предполагается, что это тепло затем можно будет использовать, например, в бытовых отопительных системах, после чего жидкость можно направлять обратно на крышу для сбора большего количества энергии - все это полностью без выбросов и без повреждения молекулы.

«За последнее время мы достигли значительных успехов, и сегодня у нас есть энергосистема без выбросов, которая работает круглый год», - говорит Каспер Мот-Поулсен.

Солнечный тепловой коллектор представляет собой вогнутый отражатель с трубкой в ​​центре. Он отслеживает путь Солнца по небу и работает так же, как спутниковая антенна, фокусируя солнечные лучи в точку, где жидкость проходит через трубу. Можно даже добавить дополнительную трубу с обычной водой, чтобы объединить систему с обычным нагревом воды.

Следующие шаги для исследователей должны объединить все вместе в единую систему.

«Нам еще многое предстоит сделать. Мы только что получили систему для работы. Теперь нам нужно убедиться, что все спроектировано оптимально », - говорит Каспер Мот-Поулсен.

Группа довольна возможностями хранения, но больше энергии можно извлечь, считает Каспер. Он надеется, что в ближайшее время исследовательская группа достигнет повышения температуры не менее чем на 110 градусов по Цельсию, и считает, что технология может быть использована в коммерческих целях в течение 10 лет.

Исследование финансируется Фондом Кнута и Алисы Валленберг и Шведским фондом стратегических исследований .

Подробнее о достижениях четырех научных публикаций
Исследовательская группа опубликовала четыре научные статьи об их прорывах вокруг энергетической системы в течение 2018 года:

1. Устранение необходимости смешивания толуола с молекулой. Жидкие Норборнадиенские фотопереключатели для хранения солнечной энергии в журнале Advanced Energy Materials .
2. Увеличение плотности энергии и времени хранения. Молекулярное накопление солнечной тепловой энергии в олигомерах фотопереключателя увеличивает плотность энергии и время хранения в журнале Nature Communications .
3. Достижение накопления энергии до 18 лет. Фотопереключатели на основе норборнадиена с исключительным сочетанием солнечного спектра и долговременного накопления энергии в химии: европейский журнал.
4. Новый рекорд эффективности нагрева. Температура жидкости может увеличиться до 63 градусов Цельсия. Макроскопическое выделение тепла в молекулярной солнечной системе аккумулирования тепловой энергии в журнале " Энергетика и экология" .

Похожие