太阳能-收集混合解决方案

集成系统可在所有条件下以低损耗同时收集和存储太阳能热能，24/7 全天候供电。

休斯顿大学的研究人员设计了一种设备，可以有效地捕获太阳能并将其存储起来，供物联网 (IoT) 和工业物联网应用程序使用。与使用光伏技术直接发电的太阳能电池板和太阳能电池不同，这种混合装置利用分子能的物理特性和潜热的积累，使能量的收集和储存成为一个 24/7 的过程，解决了一个主要缺点目前的太阳能产品。

研究人员使用降冰片二烯四环烷 (NBD-QC) 作为分子存储材料 (MSM)，将其与局部相变材料 (L-PCM) 分离，合成了该装置。二氧化硅气凝胶，以保持工作温度的必要差异。

储存太阳能的常用方法是在小型和大型装置中使用电池和光伏系统。需要储存的不仅仅是电力：能源转换的一个同样有用的方面是捕获和储存太阳能热能的能力。然而，这个目标并不容易实现，特别是如果您需要一个可以长时间保温的系统。

近年来，这一挑战激发了新的研究方向，致力于按需创建太阳能存储。这些系统的关键点仍然是效率。因此，休斯顿研究人员的发展可能会推动热电池领域的决定性变化。

高效收集和储存太阳热能对于利用到达地球表面的丰富太阳辐射至关重要。当今的系统使用具有高光学浓度的昂贵材料，这会导致高热损失。

新设备基于混合模式，使用白天热定位在小范围内提供 73% 的收集效率，在大范围内提供约 90% 的收集效率。尤其是在夜间，混合动力系统存储的能量以 80% 的效率被回收，并且温度比白天更高，这使它有别于其他最先进的系统。研究人员在 12 月号的焦耳杂志上。

经典的硅光伏系统被认为是一种成熟的技术，正在接近其理论性能极限，尽管仍在进行渐进式改进。目前，人们对双面面板很感兴趣，它不仅从太阳中获取能量，还间接从反照率中获取能量——由岩石、沥青或其他表面反射的光。

然而，太阳能和风能等可再生能源的一个挥之不去的缺点是它们的间歇性，这需要使用电池来安全、经济地储存所产生的电力，以便在需要时使用。休斯顿大学的研究人员表示，他们的方法可以在所有季节和所有天气条件下 24/7 全天候使用太阳能，从而消除大规模采用太阳能的障碍（图 1 和图 2）。

图 1：休斯顿大学研究人员混合系统的化学结构（图片：“ Full Spectrum Solar Thermal Energy Harvesting and Storage by a Molecular and Phase-Change Hybrid Material”，Joul e，第 3 卷，第 12 期）

图 2：新系统示意图（图片：“分子和相变混合材料的全光谱太阳能热能收集和储存”，Joul e，第 3 卷，第 12 期）

“高效收获的部分原因是该设备能够捕获全光谱的阳光，将其收获以供立即使用并将多余的能量转化为分子能量储存，” Bill D. Cook Associate 的 Hadi Ghasemi说大学机械工程教授，论文通讯作者。

集成系统还减少了热损失，因为不需要通过长管道传输存储的能量。

鉴于为实现能源安全和应对气候变化而出现的其他发展，以低成本和高效率存储太阳能的技术是一个关键焦点。

例如，人工智能可以调节和优化智能电网应用中的流量，以补偿太阳能和风力发电的间歇性，并最大限度地减少补偿热电厂电网失衡的需要。

　　审核编辑：汤梓红