混合裝置實現(xiàn)了24/7的能量收集和儲存

Hybrid device achieves 24/7 energy harvesting and storage

休斯頓大學(xué)的研究人員設(shè)計了一種能有效捕捉太陽能并將其儲存起來供物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序使用的設(shè)備。與使用光伏技術(shù)直接發(fā)電的太陽能電池板和太陽能電池不同，這種混合裝置利用分子能量的物理特性和潛熱的積累，使能量的收集和儲存成為一個24/7的過程，解決了目前太陽能產(chǎn)品的一個主要缺點(diǎn)。

研究人員利用降冰片二烯四環(huán)烷（NBD–QC）作為分子存儲材料（MSM），一種具有高比能和延長存儲時間的有機(jī)化合物，通過硅膠從局部相變材料（L-PCM）中分離，以保持必要的工作溫度差。

儲存太陽能的常用方法是在小型和大型裝置中使用與光伏系統(tǒng)相結(jié)合的電池。需要儲存的不僅僅是電：能量轉(zhuǎn)換的一個同樣有用的方面是捕捉和儲存太陽能熱能的能力。然而，這個目標(biāo)并不是那么容易實現(xiàn)的，尤其是如果你需要一個能夠長期保溫的系統(tǒng)。

近年來，這一挑戰(zhàn)催生了一條新的研究路線，致力于創(chuàng)造按需太陽能存儲。這些系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)仍然是效率。休斯頓研究人員的發(fā)展將推動熱電池行業(yè)的決定性變革。

有效地收集和儲存太陽能熱能對于開發(fā)到達(dá)地球表面的豐富的太陽輻射至關(guān)重要。今天的系統(tǒng)使用昂貴的高光學(xué)濃度材料，這會導(dǎo)致高熱量損失。

新設(shè)備基于一種混合模式，利用白天的熱定位，在小范圍內(nèi)提供73%的收集效率，在大范圍內(nèi)提供90%的收集效率。特別是，研究人員在12月出版的《焦耳》雜志上發(fā)表的一篇論文稱，在夜間，混合動力系統(tǒng)儲存的能量以80%的效率被回收，溫度也比白天更高，這使它與其他最先進(jìn)的系統(tǒng)有了區(qū)別。

傳統(tǒng)的硅光伏系統(tǒng)被認(rèn)為是一種成熟的技術(shù)，正在接近其理論性能極限，盡管仍在不斷地改進(jìn)。目前，人們對雙面板很感興趣，它不僅從太陽吸收能量，還間接從反照率（巖石、瀝青或其他表面反射的光）中獲取能量。

然而，太陽能和風(fēng)能等可再生能源長期存在的一個缺點(diǎn)是間歇性的，這就要求使用電池安全、經(jīng)濟(jì)地儲存所產(chǎn)生的電能，以便在需要時使用。休斯頓大學(xué)的研究人員說，他們的方法可以消除大規(guī)模采用太陽能的障礙，使太陽能能夠在所有季節(jié)和所有天氣條件下全天候使用（圖1和圖2）。

Figure 1: Chemical structure of the University of Houston researchers’ hybrid system (Source: “ Full Spectrum Solar Thermal Energy Harvesting and Storage by a Molecular and Phase-Change Hybrid Material,” Joul e, Vol. 3, Issue 12)

圖1：休斯頓大學(xué)研究人員混合系統(tǒng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（來源：“分子和相變混合材料的全光譜太陽能收集和儲存”，Joul e，第3卷，第12期）。

圖2：新系統(tǒng)示意圖（來源：“分子和相變混合材料的全光譜太陽能收集和儲存”，Joul e，第3卷，第12期）

該大學(xué)機(jī)械工程系比爾·D·庫克副教授、該論文的通訊作者哈迪·加塞米（Hadi Ghasemi）說：“之所以能獲得高效率的收獲，部分原因在于該裝置能夠捕捉全光譜的陽光，將其收集起來立即使用，并將多余的能量轉(zhuǎn)化為分子儲能。”。

集成系統(tǒng)還減少了熱損失，因為不需要通過長管道輸送儲存的能量。

鑒于為實現(xiàn)能源安全和應(yīng)對氣候變化而出現(xiàn)的其他發(fā)展，以低成本和高效率儲存太陽能的技術(shù)是一個關(guān)鍵的重點(diǎn)。

例如，人工智能可以調(diào)節(jié)和優(yōu)化智能電網(wǎng)應(yīng)用中的流量，以補(bǔ)償太陽能和風(fēng)能的間歇性，并最大限度地減少對熱電廠電網(wǎng)不平衡的補(bǔ)償需求。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的混合装置实现了24/7的能量收集和储存的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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