Forskare från University of Houston har rapporterat en ny enhet som både effektivt kan fånga solenergi och lagra den tills den behövs, vilket ger löfte om applikationer som sträcker sig från kraftproduktion till destillation och avsaltning.
Till skillnad från solpaneler och solceller, som förlitar sig på solcellsteknologi för direktproduktion av elektricitet, fångar hybridanordningen värme från solen och lagrar den som värmeenergi. Den tar upp några av de problem som har stoppat vidare användning av solkraft, vilket föreslår en väg för att använda solenergi dygnet runt, trots begränsade solljusstimmar, molniga dagar och andra begränsningar.
Arbetet, som beskrivs i ett papper som publicerades onsdag i Joule , kombinerar lagring av molekylär energi och latent värmelagring för att producera en integrerad skörd- och lagringsenhet för potentiell drift dygnet runt. Forskarna rapporterar en skördningseffektivitet på 73% vid småskalig drift och så hög som 90% vid storskalig operation.
Upp till 80% av lagrad energi återvanns på natten, och forskarna sa att återhämtningen på dagen var ännu högre.
Hadi Ghasemi, Bill D. Cook, docent i maskinteknik vid UH och motsvarande författare för tidningen, sa att den höga effektiviteten skörden beror delvis på enhetens förmåga att fånga hela spektrumet av solljus och skörda det för omedelbar användning och omvandling av överskottet till molekylär energilagring.
Enheten syntetiserades med användning av norbornadien-quadricyclan som det molekylära lagringsmaterialet, en organisk förening som forskarna säger visar högspecifik energi och exceptionell värmeavgivning medan den förblir stabil under längre lagringstider. Ghasemi sa att samma koncept kan tillämpas med olika material, vilket gör att prestanda - inklusive driftstemperaturer och effektivitet - kan optimeras.
T. Randall Lee, Cullen Distinguished University-ordförande professor i kemi och motsvarande författare, sa att enheten erbjuder förbättrad effektivitet på flera sätt: Solenergin lagras i molekylär form snarare än som värme, som sprids över tiden, och det integrerade systemet också minskar termiska förluster eftersom det inte finns något behov av att transportera den lagrade energin genom rörledningar.
"Under dagen kan solenergi skördas vid temperaturer upp till 120 grader
centigrade (cirka 248 Fahrenheit), "sa Lee, som också är en huvudutredare för Texas Center for Superconductivity at UH." På natten, när det finns låg eller ingen solbestrålning, skördas den lagrade energin av det molekylära lagringsmaterialet, som kan omvandla den från molekyl med lägre energi till molekyl med högre energi. "
Det gör det möjligt för den lagrade energin att producera termisk energi vid en högre temperatur på natten än under dagen - vilket ökar den tillgängliga mängden energi även om solen inte skiner, sade han.
Förutom Ghasemi och Lee inkluderar forskare som är engagerade i arbetet förstförfattaren Varun Kashyap, Siwakorn Sakunkaewkasem, Parham Jafari, Masoumeh Nazari, Bahareh Eslami, Sina Nazifi, Peyman Irajizad och Maria D. Marquez, alla med UH.
