Lưu giữ năng lượng mặt trời bằng phương pháp hóa học

Lưu giữ năng lượng mặt trời bằng phương pháp hóa học
Mặc dù các tấm pin mặt trời có khả năng chuyển đổi các tia nắng mặt trời
thành điện năng để sử dụng ngay, nhưng việc lưu giữ nguồn năng lượng này
để sử dụng về sau vẫn đang được tính toán. Các nhà khoa học đã chuyển
sang hướng nghiên cứu việc lưu giữ năng lượng mặt trời bằng phương pháp
nh
Năm2010, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã
tìm ra hóa chất fulvalene diruthenium hoàn toàn có khả năng lưu giữ năng
lượng hiệu quả ở mức trung bình. Nhưng hóa chất này lại có chứa
ruthenium, nguyên tố hiếm và đắt đỏ. Đến nay, một trong số các nhà khoa
học cũng tại MIT đã chế tạo một loại vật liệu lưu giữ mới giá thành rẻ hơn
và có khả năng lưu giữ nhiều năng lượng hơn.
Nhìn chung, ưu điểm của phương pháp lưu giữ nhiệt - hóa học là các hóa
chất có thể được lưu giữ trong thời gian dài mà không bị bất cứ tổn thất năng
lượng nào. Các hóa chất phù hợp không chứa ruthenium đắt tiền, nhưng lại
có xu hướng suy giảm chỉ trong một vài chu kỳ lưu giữ.
PGS Jeffrey Grossman thuộc MIT, trưởng nhóm nghiên cứu thực hiện năm
2010, đã phát triển thứ gì đó tốt hơn. Ông và TS Alexie Kolpak kết hợp các
ống nano cacbon với hợp chất azobenzene, kết quả cho ra đời một hóa chất
có giá rẻ hơn fulvalene diruthenium và có mật độ năng lượng thể tích
khoảng 10.000 lần. Nói cách khác, hóa chất này có thể lưu giữ nhiều năng
lượng hơn trong không gian hẹp hơn.


Kolpak khẳng định, mật độ năng lượng của hóa chất giống như của pin
lithium-ion. Bằng cách sử dụng các phương pháp sản xuất theo công nghệ
nano, hóa chất còn có thể kiểm soát độc lập cả số năng lượng có thể được
lưu giữ và thời gian lưu giữ.
Hệ thống hoạt động nhờ các phân tử ống nano cacbon có chức năng
azobenzene, thay đổi về cấu trúc khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và có
khả năng giữ ở trạng thái đó vĩnh viễn. Tuy nhiên, khi có một tác nhân kích

thích như chất xúc tác hoặc thay đổi nhiệt độ thì các phân tử lại trở về hình
dạng trước đó, giải phóng năng lượng được lưu giữ dưới dạng nhiệt. Lượng
nhiệt đó có thể được sử dụng trực tiếp cho hệ thống sưởi ấm hoặc dùng để
phát điện. Trong khi đó, các phân tử sẵn sàng để sạc lại.
Loại pin này có hiệu suất cao gấp 8 lần so với các loại máy phát nhiệt điện
mặt trời đã có trước đó, giúp nâng cao đáng kể hiệu quả chi phí cho công
nghệ nhiệt điện nếu sử dụng trên quy mô lớn.
Để chế tạo tấm pin, nhóm đã sử dụng công nghệ nano để kết hợp các thiết bị
mặt trời quang phổ chọn lọc (spectrally-selective solar absorbers) đặt trong
một căn phòng chân không kín với các vật liệu nhiệt điện hiệu suất cao.
Vật liệu thêm vào không những không làm tăng chi phí sản xuất của pin mà
còn giúp nâng cao đáng kể hiệu suất hoạt động cho pin. Điều này đồng nghĩa
với việc thúc đẩy thị trường năng lượng sạch phát triển mạnh.
Tuy nhiên, nếu sử dụng loại pin mới, chúng ta sẽ có cả nước nóng lẫn điện
để dùng. Tính năng mới này cho phép rút ngắn thời gian thu hồi khoản vốn
chi cho lắp đặt hệ thống pin xuống còn 1/3 so với các loại pin mặt trời
khác”.


“Sau khi rác được đưa vào thùng ở một mức nhất định, rác sẽ được cắt nhỏ
và nén chặt lại. Điều này giúp tăng sức chứa của thùng rác. Chúng tôi rất hài
lòng với những thành công bước đầu của cuộc thử nghiệm này”, Bob Carter,
giám đốc điều hành công ty môi trường thành phố Cambridge, cho biết.
Mỗi thùng rác có dung tích chứa 800 lít và được sử dụng công nghệ nén rác
không ra nước. Cung cấp năng lượng cho quá trình nén này là bộ pin 12V
được nạp bằng năng lượng mặt trời. Khi thùng rác đầy 85%, hệ thống cảm
ứng trên thùng rác sẽ gửi tín hiệu thông báo về trung tâm để các nhân viên
vệ sinh môi trường xử lý.
, thùng rác công nghệ mới Big Belly Bins cũng giúp các nhân vệ sinh môi
trường ít phải vận chuyển rác hơn. Điều này giúp giảm chi phí cũng như

lượng carbon sinh ra từ quá trình thu gom rác thải.
Tuy nhiên, một khó khăn khi triển khai rộng hệ thống thùng rác thông minh
này là vấn đề kinh phí.