Amerikanische Forscher verbessern die Methode der Solarspeicherung
2018-05-31
Solarenergie ist eine unerschöpfliche saubere Energiequelle, aber um die Solarenergie voll auszuschöpfen, muss das Schlüsselproblem gelöst werden, wie die Solarenergie jederzeit zu geringeren Kosten gespeichert werden kann. Ein Team der Stanford University berichtete am 31. Oktober, dass es die Methode zur Speicherung von Sonnenenergie durch Aufbrechen von Wassermolekülen verbessert hat, wodurch die Methode 30 % ihrer Energieeffizienz erreicht, was die effizienteste der derzeitigen ähnlichen Methoden ist. Das wissenschaftliche Prinzip dieses Ansatzes ist nicht komplex: Zunächst werden mithilfe einer Solarzelle Wassermoleküle in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt und dann die im Prozess gespeicherte chemische Energie nach Bedarf freigesetzt, indem der erzeugte Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser rekombiniert werden, oder bei der Verbrennung von Wasserstoff in einem Verbrennungsmotor. Dieses Energiespeicherprinzip wurde vorgeschlagen, aber es ist ein schwieriges Problem, es zu einem effizienten industriellen Prozess zu machen. Ein interdisziplinäres Team der Stanford University veröffentlichte einen Artikel im British Journal of Nature Communication, in dem es drei Verbesserungen an den oben genannten Methoden vornahm. Zunächst einmal unterscheiden sich die von ihnen verwendeten Drei-Übergangs-Solarzellen von herkömmlichen Solarzellen auf Siliziumbasis. Die Solarzelle, die aus 3 ungewöhnlichen Halbleitermaterialien besteht, kann abwechselnd das blaue, grüne und rote Licht des Sonnenlichts absorbieren. Der Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie wird auf 39 % erhöht, während der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad herkömmlicher Solarzellen auf Siliziumbasis nur etwa 20 % beträgt. Zweitens konzentrierten sich die Forscher auf die Verbesserung des Katalysators, der zur Zersetzung von Wassermolekülen verwendet wird, wodurch die katalytische Effizienz erheblich verbessert wurde. Darüber hinaus kombinierten sie zwei gleiche Elektrolysegeräte, um zwei Mal Wasserstoff zu reagieren und herzustellen, was zuvor nur einen Elektrolyseur verwendete. Das Experiment zeigt, dass die Energiespeichereffizienz des verbesserten Verfahrens 30 % beträgt, was 24,4 % der ähnlichen Verfahren der Industrie übersteigt. Thomas Jaramilo, außerordentlicher Professor für Chemieingenieurwesen und Photonenwissenschaft an der Stanford University, sagte, das Ergebnis sei der Entwicklung eines praktischen und nachhaltigen industriellen Prozesses, der Wassermoleküle in einem praktischen und nachhaltigen industriellen Prozess zersetzt, einen Schritt näher gekommen. Im nächsten Schritt wird weiterhin untersucht, wie eine ähnliche Energiespeichereffizienz mit kostengünstigeren Materialien und Geräten erreicht werden kann.
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