研究背景
光電化學電池(簡稱PEC)是一種特殊的太陽能電池,它可以收集太陽能並將之電能或化學能——電解水並以氫能存儲,然後供燃料電池使用。而德州大學阿靈頓分校取得的一項新進展,可以幫助這種清潔能源在智慧型電網中扮演更重要的角色。研究人員們找到了一種可以讓PEC電池長時間保存收集到的電能,以便在後續釋放的方法。
簡介
研究人員首次找到了可以長時間儲存光電子能量的“電芯”。
當前,由PEC電池收集的能源還無法有效存儲,因為電子很快就會“消失”並轉入低能級——這也導致了此類電池尚無法作為清潔能源電網的一個可行方案。
由於產生的電力必須很快使用掉,不然就“作廢”,因此在天氣晴好的情況下,太陽能電池全力收集到的能量總會白白浪費掉。
現在,研究人員劉富強(音譯)及其同僚,已經打造出了一種包含特殊設計的光電極的PEC電池(其組件可將傳入的光子轉換成電子)。
與此前的設計不同的是,這種混合了三氧化鎢/二氧化鈦(WO3/TiO2)光電極,可以長期且有效地存儲電子,這為PEC電池在智慧型電網的普及中鋪平了道路。
原理介紹
這種光電化學電池能夠將太陽能轉化為電力或化學能(以氫能的形式)。
該系統還包括了一個釩氧化還原液流電池(VRB),作為一種早已實現的能量儲存單元,它非常適合可長時間保持能量而不失去電荷。
儘管與鋰離子電池相比,它的能量密度較低,但在安全性上卻高於前者。它幾乎不受極限溫度的影響,而且可以簡單地通過增加其電解質罐的大小的方式,來提升規模。
新電池與固體電極電池的不同在於,這種流動電池將電能儲存在外掛罐液體中,類似於燃料電池。這個能決定能量大小的液罐,通過電化學轉換的硬體設定峰值功率容量,泵送流體。由於縮放液罐的大小可以任意增加存儲的能量,與傳統的電池系統相比,其可降低儲存更多能量的成本。