Η πρώτη ηλιακή μπαταρία που “εισπνέει” φως και αέρα

Ερευνητές στο Ohio State University (OSU) δημιούργησαν ένα ηλιακό κύτταρο ευαίσθητο σε χρωστικές ουσίες, που αποθηκεύει ισχύ μέσω της «αναπνοής» αέρα! Η νέα τεχνολογία θα μπορούσε να μειώσει το κόστος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας κατά 25%.

Tweet

Το κύτταρο συνδυάζει δύο λειτουργίες σε ένα: τη σύλληψη του φωτός και την αποθήκευση ενέργειας. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση τριών ηλεκτροδίων, σε αντίθεση με τη συνήθη τέσσερα και με τον ακόλουθο τρόπο: στο κάτω μέρος του βρίσκεται μια πλάκα λιθίου και από πάνω της στρώσεις ηλεκτρολύτη, πορώδης άνθρακας ένα διαπερατό πλέγμα τιτανίου. Το πλέγμα φιλοξενεί ένα χρωστικά ευαίσθητο φωτοηλεκτρόδιο από διοξείδιο του τιτανίου, το οποίο όταν εκτίθεται στο φως παράγει ιόντα τριϊωδιδίου. Αυτά τα ιόντα στη συνέχεια εξαπλώνονται στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου οξυγόνου, όπου οξειδώνονται σε υπεροξείδιο του λιθίου.

Τα συνδεδεμένα στη μπαταρία ηλεκτρόδια αποσυνθέτουν το υπεροξείδιο του λιθίου σε ιόντα λιθίου και οξυγόνο, με το οξυγόνο να απελευθερώνεται στον αέρα και τα ιόντα λιθίου να αποθηκεύονται. Όταν η μπαταρία αποφορτίζεται, τραβά οξυγόνο από το περιβάλλον και το καταναλώνει για να φτιάξει πάλι υπεροξείδιο λιθίου!

Το προαναφερόμενο πλέγμα είναι επικαλυμμένο με μια κόκκινη βαφή, η οποία απορροφά φως και απελευθερώνει ηλεκτρόνια. Δυστυχώς, η βαφή “τελειώνει” μετά από μόλις οκτώ ώρες φόρτισης και εκφόρτισης, χρονικό διάστημα πολύ μικρό για ένα οικονομικά αποδοτικό ηλιακό κύτταρο. Γιαυτό οι ερευνητές έκαναν δοκιμές και με φωτοηλεκτρόδια αιματίτη (σκουριά), με αποτελέσματα συγκρίσιμης απόδοσης και καλύτερης σταθερότητας.

Η ευρύτερη χρήση των ΑΠΕ περιορίζεται προς το παρόν από την υψηλή αναλογία κόστους / παραγόμενης ενέργειας. Το μεγαλύτερο μέρος του κόστους προέρχεται από το δίκτυο αποθήκευσης ενέργειας, που χάνει περισσότερο από το 25% της ηλεκτρικής ενέργειας που δέχεται.

Αν οι επιστήμονες μπορέσουν να καταλήξουν σε ένα υλικό που να πετυχαίνει παρόμοια απόδοση με αυτή του οξειδίου του τιτανίου με παράλληλα μεγάλη διάρκεια ζωής, τότε σίγουρα θα υπάρξουν τεράστια οφέλη στις τεχνολογίες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ χρηματοδοτεί την περαιτέρω έρευνα, ενώ το OSU θα χορηγήσει άδεια εκμετάλλευσης της ηλιακής μπαταρίας στη βιομηχανία με σκοπό να βελτιωθούν οι επιδόσεις της.