Nghiên cứu sơ bộ về công nghệ mới sản xuất hydro năng lượng mặt trời

Theo báo cáo, một nhóm nghiên cứu từ MIT và Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) đã phát triển và chứng minh thành công một tế bào nhiệt điện (TPV) có khả năng chuyển đổi nhiệt hiệu quả hơn so với tuabin hơi nước thông thường. điện, và chi phí rất thấp. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với các trạm phát điện và lưu trữ năng lượng lưới trong tương lai.

Thermophotovoltaic (TPV) chủ yếu chuyển đổi ánh sáng có bước sóng hồng ngoại thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện, và có thể thực hiện phương pháp lưu trữ và chuyển đổi năng lượng. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch tích hợp các tế bào TPV như vậy vào các pin nhiệt quy mô lưới. Hệ thống sẽ hấp thụ năng lượng dư thừa từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời và lưu trữ năng lượng này trong một hồ chứa graphit cách nhiệt cao. Khi cần năng lượng, chẳng hạn như vào những ngày nhiều mây, pin TPV sẽ chuyển nhiệt năng thành điện năng và phân phối năng lượng vào lưới điện.

Như chúng ta đã biết, hầu hết điện năng của con người đến từ nhiệt năng, cụ thể là đốt than hoặc khí đốt tự nhiên, phân hạch hạt nhân, tập trung năng lượng mặt trời, dùng để đun sôi nước và quay tua bin hơi nước để sản xuất điện. Trong một thế kỷ rưỡi qua, nó đã trở nên phổ biến trên khắp thế giới như một công nghệ hoàn thiện, được tối ưu hóa tốt với những điểm mạnh và hạn chế đã biết.

Một trong những hạn chế là hiệu quả. Trong khi một số tuabin đã chuyển đổi thành công 60% năng lượng của nguồn nhiệt thành điện năng, thì tuabin trung bình chỉ hoạt động với hiệu suất 35%. Một hạn chế khác là nhiệt, và tuabin hơi nước phụ thuộc vào các bộ phận phải hoạt động ở ngưỡng nhiệt độ nhất định.

Thiết kế mới nhằm mục đích thu nhận các photon năng lượng cao hơn từ các nguồn nhiệt độ cao hơn, nhờ vào việc sử dụng các vật liệu có dải tần cao hơn và nhiều điểm nối. Trong các thử nghiệm từ 1900 độ C đến 2400 độ C, các tế bào TPV mới duy trì hiệu suất khoảng 40%. Hiệu suất trung bình của các tế bào TPV ban đầu là khoảng 20%, và kỷ lục trước đó về hiệu suất cao nhất là 32%.

Kết quả nghiên cứu trên vừa được công bố trên tạp chí khoa học nổi tiếng "Nature".

Các nhà nghiên cứu viết, "Hiệu suất 40% của TPV là đáng chú ý bởi vì nó hiện làm cho TPV trở thành công nghệ động cơ nhiệt có thể cạnh tranh với tua-bin. Hiệu suất 40% đã cao hơn hiệu suất động cơ nhiệt trung bình dựa trên tua-bin của Hoa Kỳ, nhưng Điều gì làm cho TPVs hấp dẫn hơn tua bin là tiềm năng của chúng với chi phí thấp hơn, thời gian đáp ứng nhanh hơn, dễ bảo trì, dễ tích hợp với các nguồn nhiệt bên ngoài và tính linh hoạt của nhiên liệu. "

Hoạt động trong phạm vi nhiệt độ "thích hợp cho quá trình đốt cháy khí tự nhiên hoặc hydro", công nghệ động cơ nhiệt mới được hiểu là hứa hẹn cho thế hệ tiếp theo của các nhà máy điện phát thải thấp có thể vận hành với chi phí thấp hơn từ các nguồn đốt tiết ra nhiều điện năng hơn. Trong trường hợp của hydro xanh, một loại cây như vậy không thể thải ra carbon.

Asegun Henry, giáo sư Khoa Cơ khí của MIT và là một trong những nhà nghiên cứu của dự án cho biết: "Tế bào quang điện nhiệt là bước quan trọng cuối cùng để chứng minh rằng pin nhiệt là một khái niệm khả thi trên con đường thúc đẩy năng lượng tái tạo và đạt được lưới không carbon. bước hoàn toàn quan trọng.