Este panel solar que respira aire almacena su propia electricidad, reduciendo significativamente el costo de la energía solar

Malla de dióxido de titanio de batería solar

¡Es una celda solar! No ... ¡es una batería de litio-aire recargable! No ... espera ... es ambos: ¡Es la primera batería solar todo en uno del mundo!

El nuevo dispositivo, desarrollado por la Universidad Estatal de Ohio, es esencialmente una batería de litio que respira aire y se recarga a través de una celda solar incorporada. Esto es significativo, porque uno de los mayores problemas con el despliegue de energía solar a gran escala es que también necesita grandes bancos de baterías para almacenar electricidad, para igualar los picos de generación cuando está nublado u oscuro, y no solo esas baterías son caras, pero se pierde mucha electricidad simplemente al viajar desde los paneles solares al almacenamiento externo. Una solución integrada es tanto más barata como más eficiente: aproximadamente un 25% más barata y un 20% más eficiente, según los investigadores.

La batería solar de Ohio State tiene un diseño ingenioso. Hay tres electrodos: el ánodo estándar de metal de litio, un electrodo de oxígeno / aire en el medio y un fotoelectrodo, una celda solar fotovoltaica, en la parte superior. Un sándwich de electrolitos asegura que los electrones puedan viajar sin problemas entre cada electrodo. Cuando la batería se está cargando, la celda solar se conecta al electrodo de litio; al descargar, el electrodo de litio se conecta al oxígeno.



Diseño y electroquímica de baterías solares

Diseño y electroquímica de baterías solares

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Como tal, hay dos reacciones químicas muy distintas que ocurren dentro de la batería solar. Cuando la batería se descarga, el litio reacciona con el oxígeno para crear peróxido de litio (Li2O2) y electricidad; de hecho, inhala. Cuando la batería se recarga, la célula solar crea electrones (a través del efecto fotovoltaico) que convierten las moléculas de peróxido de litio. de nuevo en iones de litio (Li +) y oxígeno (O2), es decir, la batería vuelve a exhalar. Hay una 'lanzadera' de yoduro en el electrolito que ayuda a transportar electrones entre los electrodos. La celda solar en sí es bastante simple y barata sensibilizada con colorante. panel de dióxido de titanio, con óxido de hierro (herrumbre) como tinte. Las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC) no son tan eficientes como el silicio (alcanzan un máximo de alrededor del 15% en este momento), pero lo compensan siendo más baratas y mucho más resistentes. (La imagen en la parte superior de la historia es la malla de dióxido de titanio).

La batería, desarrollada por Yiying Wu y sus amigos en Ohio State, parece estar casi lista para la producción. El diseño está siendo patentado. Wu dice que el diseño se licenciará a socios industriales, donde ayudará a reducir el costo de la energía solar. “El estado del arte es usar un panel solar para capturar la luz y luego usar una batería barata para almacenar la energía”, dice Wu. “Hemos integrado ambas funciones en un dispositivo. Cada vez que puede hacer eso, reduce los costos ”, en este caso, según Wu, en un 25% masivo. (Trabajo de investigación:doi: 10.1038 / ncomms6111 - “Integración de un fotoelectrodo sensibilizado con colorante acoplado redox en una batería de litio-oxígeno para carga fotoasistida”)

Características de la batería solar

Características de la batería solar

El diseño actual tiene características bastante buenas: produce mucha potencia y energía, y la parte de la batería del dispositivo tiene una vida útil comparable a las baterías recargables existentes. La investigación, que está financiada por el Departamento de Energía de Estados Unidos, ahora buscará mejorar el rendimiento de la batería solar con nuevos materiales.

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En la práctica, esta batería solar podría ser un gran problema. En general, uno de los mayores factores decisivos cuando se trata de la adopción masiva de la generación de energía renovable es la confiabilidad: cuando el viento deja de soplar o el sol se esconde detrás de una nube, necesita buenos combustibles fósiles (o nucleares si es suerte) para cerrar la brecha. Actualmente, la única solución real a este problema es bombear agua de regreso a la parte superior de una presa hidroeléctrica (si hay una cerca) o usar enormes bancos de baterías (el llamado almacenamiento de energía de la red). Esos bancos de baterías no son baratos y transferir y almacenar energía en ellos no es particularmente eficiente. El estado de Ohio podría tener algo grande aquí.

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