Солнечные батареи вдохновляют Ли

Jun 26, 2023

8 мая 2023 г. Диалог

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

надежный источник

написано исследователем(ями)

корректура

Шубхам Чамола и Шахаб Ахмад, Tech Xplore

Солнечная энергетика находится на переднем крае глобального перехода к производству устойчивых источников энергии и решению проблемы энергетической бедности. Однако прерывистый характер солнечной энергии ограничивает ее использование для таких приложений, как устройства IoT, дистанционное зондирование в реальном времени и автономное электропитание. Обычно батареи питаются от солнечных элементов для хранения энергии для последующего использования. Однако физическое сочетание этих двух технологий требует отдельной упаковки обеих систем, громоздко в установке и требует большего количества электродов, что увеличивает стоимость и омические потери в устройстве.

Более того, в этих физически соединенных фотоэлектрических (PV) панелях и батареях используются различные типы энергетических материалов для сбора и хранения энергии, что делает всю систему громоздкой. В результате эти проблемы ограничивают приложения.

В этом контексте продемонстрированные фотоперезаряжаемые батареи (PRB) могут стать многообещающим решением для преодоления ограничений, связанных с физической интеграцией фотоэлектрических модулей и батарей. PRB может одновременно собирать и хранить солнечную энергию в одном устройстве с использованием передовых наноматериалов, которые могут эффективно собирать и хранить энергию. Эта передовая технология обещает быть легкой и эффективной по сравнению с существующей традиционной комбинацией фотоэлектрических модулей и батарей.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Sustainable Systems, исследователи из лаборатории передовых энергетических материалов факультета физики Индийского технологического института в Джодхпуре продемонстрировали, что наностержни из оксида железа (также известные как гематит) могут работать в качестве активного материала для формирования эффективных и низкозатратных материалов. -стоимость фотокатодов для приложений PRB. Высокая теоретическая удельная емкость (1006 мАч г-1), изобилие земли, нетоксичность, экологичность и низкие технологии обработки делают альфа-фазу оксида железа привлекательным анодным материалом для литий-ионных аккумуляторов.

Наностержни оксида железа продемонстрировали способность одновременно собирать солнечное излучение в видимой области благодаря своей запрещенной зоне ~ 2,1 эВ и эффективно хранить ионы лития. Эта работа представляет собой первую демонстрацию автономной фотозарядки путем изучения механизма реакции преобразования, при котором увеличение удельной емкости литий-ионной батареи более чем на 90% достигается при солнечном освещении.

«Высоконанопористые фотокатоды изготавливаются с использованием гематита, углерода C-61 (PCBM) и углеродных нанотрубок. Гематит может поглощать солнечный свет и производить фотогенерированные носители заряда, в то время как проводящие добавки PCBM и углеродных нанотрубок обеспечивают подходящий путь для фотогенерированных электронов, чтобы достичь токосъемника. и инициировать фотозарядку», — сказал Шубхам Чамола, первый автор исследовательской статьи.