俄亥俄州立大学的研究人员发明了一种染料敏化太阳能电池,它能够通过“呼吸”周围的空气来分解和重新形成过氧化锂来储存自己的能量。该设备的发明者实际上是电池和太阳能电池的组合,计划将可再生能源成本降低25%。
俄勒冈州立大学教授Yiying Wu解释说:“目前的技术水平是使用太阳能电池板捕捉光线,然后使用廉价的电池储存能量。”“我们将两种功能集成到一个设备中。只要你能做到这一点,你就能降低成本。”
该设备被设计成使用三个电极,而不是通常电池的四个电极。在这些材料的底部是一块锂板,上面有一层电解质,一层多孔碳薄片,然后是另一层电解质。在这一切的顶部,一个可渗透的钛纱网包含一个染料敏感的二氧化钛光电电极,看起来像1微米尺度的草叶,在光照下产生三碘离子。然后,这些离子通过碘化物“穿梭”扩散到氧电极表面,在那里它们被氧化成过氧化锂。
然后,通过连接电池的电子,过氧化锂被化学分解为锂离子和氧气,氧气被释放到空气中,锂离子被储存为金属锂。当放电开始时,氧气从环境中收集,并被消耗以形成过氧化锂——如此循环往复。
一种名为钌化合物的红色染料被用于覆盖网格,调节进入的光的波长。染料吸收光并释放出电子,当更多的电子从碘溶液中被拉出来取代它们时,就产生了电流。缺点是这种可充电太阳能电池的寿命很短,因为染料在充电和放电周期仅8小时就会耗尽。
研究人员使用赤铁矿(铁锈)光电极代替染料敏化的氧化钛进行了初步测试,后者似乎提供了相当的效率和“显著更好”的稳定性,这可能使电池的寿命保持在与市场上的可充电电池相同的范围内。
如果他们能找到一种与这种氧化钛版本效率相似的材料(大约100%的电子保留,而一般电池保留80%),同时提供数年的使用寿命,俄勒冈州立大学研究人员的这项发明将在可再生能源领域产生巨大的积极影响。对可再生能源的普遍接受目前仅限于能源生产,大部分成本来自于通过电网储存的能量,而电网损失了超过25%的电力。
美国能源部正在资助进一步的研究,而俄勒冈州立大学将把太阳能电池授权给工业界,并将在性能方面进行改进。这是个很酷的新发明,不是吗?