集成系統(tǒng)可在所有條件下以低損耗同時收集和存儲太陽能熱能，24/7 全天候供電。

休斯頓大學的研究人員設計了一種設備，可以有效地捕獲太陽能并將其存儲起來，供物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用程序使用。與使用光伏技術直接發(fā)電的太陽能電池板和太陽能電池不同，這種混合裝置利用分子能的物理特性和潛熱的積累，使能量的收集和儲存成為一個 24/7 的過程，解決了一個主要缺點目前的太陽能產(chǎn)品。

研究人員使用降冰片二烯四環(huán)烷 (NBD-QC) 作為分子存儲材料 (MSM)，將其與局部相變材料 (L-PCM) 分離，合成了該裝置。二氧化硅氣凝膠，以保持工作溫度的必要差異。

儲存太陽能的常用方法是在小型和大型裝置中使用電池和光伏系統(tǒng)。需要儲存的不僅僅是電力：能源轉換的一個同樣有用的方面是捕獲和儲存太陽能熱能的能力。然而，這個目標并不容易實現(xiàn)，特別是如果您需要一個可以長時間保溫的系統(tǒng)。

近年來，這一挑戰(zhàn)激發(fā)了新的研究方向，致力于按需創(chuàng)建太陽能存儲。這些系統(tǒng)的關鍵點仍然是效率。因此，休斯頓研究人員的發(fā)展可能會推動熱電池領域的決定性變化。

高效收集和儲存太陽熱能對于利用到達地球表面的豐富太陽輻射至關重要。當今的系統(tǒng)使用具有高光學濃度的昂貴材料，這會導致高熱損失。

新設備基于混合模式，使用白天熱定位在小范圍內提供 73% 的收集效率，在大范圍內提供約 90% 的收集效率。尤其是在夜間，混合動力系統(tǒng)存儲的能量以 80% 的效率被回收，并且溫度比白天更高，這使它有別于其他最先進的系統(tǒng)。研究人員在 12 月號的焦耳雜志上。

經(jīng)典的硅光伏系統(tǒng)被認為是一種成熟的技術，正在接近其理論性能極限，盡管仍在進行漸進式改進。目前，人們對雙面面板很感興趣，它不僅從太陽中獲取能量，還間接從反照率中獲取能量——由巖石、瀝青或其他表面反射的光。

然而，太陽能和風能等可再生能源的一個揮之不去的缺點是它們的間歇性，這需要使用電池來安全、經(jīng)濟地儲存所產(chǎn)生的電力，以便在需要時使用。休斯頓大學的研究人員表示，他們的方法可以在所有季節(jié)和所有天氣條件下 24/7 全天候使用太陽能，從而消除大規(guī)模采用太陽能的障礙（圖 1 和圖 2）。

圖 1：休斯頓大學研究人員混合系統(tǒng)的化學結構（圖片：“ Full Spectrum Solar Thermal Energy Harvesting and Storage by a Molecular and Phase-Change Hybrid Material”，Joul e，第 3 卷，第 12 期）

圖 2：新系統(tǒng)示意圖（圖片：“分子和相變混合材料的全光譜太陽能熱能收集和儲存”，Joul e，第 3 卷，第 12 期）

“高效收獲的部分原因是該設備能夠捕獲全光譜的陽光，將其收獲以供立即使用并將多余的能量轉化為分子能量儲存，” Bill D. Cook Associate 的 Hadi Ghasemi說大學機械工程教授，論文通訊作者。

集成系統(tǒng)還減少了熱損失，因為不需要通過長管道傳輸存儲的能量。

鑒于為實現(xiàn)能源安全和應對氣候變化而出現(xiàn)的其他發(fā)展，以低成本和高效率存儲太陽能的技術是一個關鍵焦點。

例如，人工智能可以調節(jié)和優(yōu)化智能電網(wǎng)應用中的流量，以補償太陽能和風力發(fā)電的間歇性，并最大限度地減少補償熱電廠電網(wǎng)失衡的需要。

　　審核編輯：湯梓紅