En foreløbig undersøgelse af den nye teknologi til solbrintproduktion

Et forskerhold fra MIT og National Renewable Energy Laboratory (NREL) har med succes udviklet og demonstreret en termofotovoltaisk (TPV) celle, der er i stand til at konvertere varme mere effektivt end konventionelle dampturbiner, ifølge rapporter. el, og prisen er meget lav. Dette har enorme konsekvenser for fremtidige kraftværker og netenergilagring.

Termofotovoltaisk (TPV) konverterer hovedsageligt lys af infrarød bølgelængde til elektrisk energi gennem fotovoltaisk effekt og kan realisere metoden til energilagring og -konvertering. Forskerne planlægger at integrere sådanne TPV-celler i termiske batterier i netskala. Systemet vil absorbere overskydende energi fra vedvarende kilder såsom solenergi og lagre denne energi i et meget isoleret termisk grafitreservoir. Når der er behov for energi, som på overskyede dage, omdanner TPV-batteriet varmen til elektricitet og distribuerer energien til nettet.

Som vi alle ved, kommer det meste af menneskelig elektricitet fra termisk energi, nemlig afbrænding af kul eller naturgas, nuklear fission, koncentrering af solenergi, som bruges til at koge vand og spinde dampturbiner for at producere elektricitet. I løbet af det sidste halvandet århundrede er den blevet allestedsnærværende over hele verden som en moden, veloptimeret teknologi med kendte styrker og begrænsninger.

En af begrænsningerne er effektiviteten. Mens nogle turbiner med succes har omdannet 60 procent af energien fra en varmekilde til elektricitet, kører den gennemsnitlige turbine med kun 35 procents effektivitet. En anden begrænsning er varme, og dampturbiner er afhængige af komponenter, der skal fungere ved bestemte temperaturtærskler.

Det nye design sigter mod at fange fotoner med højere energi fra kilder med højere temperatur takket være brugen af ​​materialer med højere båndgab og flere kryds. I test mellem 1900 grader Celsius og 2400 grader Celsius holdt de nye TPV-celler omkring 40 procent effektivitet. Den gennemsnitlige effektivitet af tidlige TPV-celler var omkring 20 procent, og den tidligere rekord for højeste effektivitet var 32 procent.

Ovenstående forskningsresultater er for nylig blevet offentliggjort i det berømte videnskabelige tidsskrift "Nature".

Forskerne skriver, "TPV's effektivitet på 40 procent er bemærkelsesværdig, fordi den nu gør TPV til en varmemotorteknologi, der kan konkurrere med turbiner. 40 procent effektivitet er allerede højere end den gennemsnitlige amerikanske turbinebaserede varmemotoreffektivitet, men hvad gør TPV'er mere attraktive end turbiner er deres potentiale for lavere omkostninger, hurtigere responstider, nem vedligeholdelse, nem integration med eksterne varmekilder og brændstoffleksibilitet."

Den nye varmemotorteknologi, der opererer i et temperaturområde "egnet til naturgas eller brintforbrænding", menes at holde lovende for den næste generation af lavemissionskraftværker, der kan fungere til lavere omkostninger fra forbrændingskilder. Udvinde mere strøm. I tilfælde af grøn brint kunne en sådan plante ikke udlede kulstof.

Asegun Henry, en professor i MIT's Department of Mechanical Engineering og en af ​​forskerne på projektet, sagde: "Termiske fotovoltaiske celler er det sidste kritiske skridt i at bevise, at termiske batterier er et levedygtigt koncept. Det er på vej til at fremme vedvarende energi og opnåelse af et kulstoffri net, et absolut kritisk skridt.