عصرایران؛ محمد مهدی حیدرپور - دستگاهی جدید توسط پژوهشگران دانشگاه ایالتی اوهایو توسعه داده شده که یک باتری لیتیمی با قابلیت تنفس هوا است و از طریق سلول خورشیدی داخلی شارژ می شود. این محصول جالب توجه از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا یکی از بزرگترین مشکلات استقرار و به کارگیری گسترده انرژی خورشیدی نیاز به مجموعه های عظیم باتری برای ذخیره سازی الکتریسیته است. این باتری ها نه تنها گران قیمت هستند و فضای قابل توجهی را اشغال می کنند بلکه مقدار زیادی الکتریسیته تنها در هنگام انتقال از پنل های خورشیدی به ذخیره ساز خارجی از دست می رود.

تولید پنل و باتری خورشیدی با قابلیت تنفس هوا

به گزارش "گروه علم و فناوری" عصرایران، یک دستگاه یکپارچه هم ارزان‌تر و هم کارآمدتر - حدود 25 درصد ارزان‌تر و 20 درصد کارآمدتر - است. باتری خورشیدی دانشگاه اوهایو دارای طراحی مبتکرانه است. سه الکترود در این باتری وجود دارند: آند فلز لیتیم استاندارد، یک الکترود اکسیژن/هوا در وسط، و یک فتوالکترود - یک سلول خورشیدی فتوولتائیک - در بالا. با یک ساندویچ الکترولیت اطمینان حاصل می شود که الکترون ها می توانند به راحتی بین هر الکترود حرکت کنند.

هنگامی که باتری شارژ می شود سلول خورشیدی به الکترود لیتیم متصل شده است و هنگام تخلیه شارژ، الکترود لیتیم به اکسیژن متصل می شود. به این ترتیب، دو واکنش شیمیایی بسیار متفاوت در داخل باتری خورشیدی رخ می دهند. هنگامی که باتری تخلیه می شود، لیتیم با اکسیژن واکنش می دهد تا پراکسید لیتیم (Li2O2) و الکتریسیته تولید شود. در حقیقت، این باتری نفس می کشد. هنگامی که باتری شارژ می شود سلول خورشیدی از طریق اثر فتوولتائیک الکترون تولید می کند که مولکول های پراکسید لیتیم را به یون های لیتیم (Li+) و اکسیژن (O2) تبدیل می کند. از این رو، باتری بازدم انجام می دهد. یک یدید حمل کننده در الکترولیت وجود دارد که به حرکت الکترون ها بین الکترودها کمک می کند.

تولید پنل و باتری خورشیدی با قابلیت تنفس هوا

خود سلول خورشیدی از ساختار ساده و ارزان پنل دی اکسید تیتانیوم رنگ-حساس شده، به همراه اکسید آهن (زنگ) به عنوان رنگ برخوردار است. سلول های خورشیدی رنگ-حساس شده به اندازه سیلیکون کارآمد نیستند اما با هزینه ساخت ارزان‌تر و دوام بیشتر این مساله را جبران می کنند.

این باتری خورشیدی که توسط "یی یینگ وو" و همکارانش در دانشگاه اوهایو ساخته شده به نظر آماده تولید می رسد. حق امتیاز طراحی آن به ثبت رسیده و به گفته وو گواهینامه آن برای شرکای صنعتی ارائه خواهد شد که به کاهش هزینه نیروی خورشیدی کمک خواهد کرد. بی تردید، استفاده از پنل خورشیدی برای جذب نور و سپس به کارگیری باتری ارزان برای ذخیره انرژی، این فناوری جدید را به گزینه ای جالب توجه مبدل می کند. دو عملکرد در یک دستگاه یکپارچه شده اند و هر زمان که این اتفاق رخ می دهد هزینه نیز کاهش می یابد.

طراحی فعلی دارای ویژگی های بسیار خوبی است: این فناوری می تواند نیرو و انرژی فراوانی تولید کند و بخش باتری دستگاه دارای طول عمر قابل مقایسه با باتری های قابل شارژ موجود است. در عمل، این باتری خورشیدی می تواند محصولی فوق العاده باشد. به طور کلی، یکی از بزرگترین موانع برای توسعه و سازگاری با تولید نیروی تجدیدپذیر قابلیت اطمینان است؛ هنگامی که باد نمی وزد و یا خورشید پشت ابر پنهان می شود به سوخت های فسیلی و یا انرژی هسته ای برای پر کردن این شکاف نیاز داریم.

در حال حاضر، تنها راه حل واقعی برای مقابله با این مانع پمپاژ آب به بالای یک سد برق‌آبی (اگر سدی در نزدیکی وجود داشته باشد) و یا استفاده از مجموعه های عظیم باتری که به نام ذخیره انرژی شبکه شناخته می شود، هستند. این مجموعه های باتری ارزان نبوده و انتقال و ذخیره سازی انرژی در آنها چندان کارآمد و بهینه نیست. اما باتری جدید دانشگاه اوهایو می تواند شرایط را به کلی تغییر دهد.

تماشاخانه