Nuacht Tionscail

Athchúrsálann Innealtóirí MIT Sean-Chadhnraí Isteach i gCillíní Gréine

2021-06-16
TOPICS:
Teicneolaíocht Ceallraí, Teicneolaíocht Ghlas, Eolaíocht Ábhar, Fótavoltach, Cealla Gréine
Le DAVID L. CHANDLER, INSTITIÚID TEICNEOLAÍOCHTA MASSACHUSETTS LÚNASA 18, 2014



Déanann innealtóirí ag MIT ábhair dramhaíola contúirteacha a athchúrsáil ó chadhnraí gluaisteán a scriosadh, ag nochtadh go bhféadfadh an luaidhe ó cheallraí gluaisteán aonair dóthain painéal gréine a tháirgeadh chun cumhacht a sholáthar do 30 teaghlach.

D’fhéadfadh sé seo a bheith ina réiteach clasaiceach buaite: Déanann córas a mhol taighdeoirí ag MIT ábhair a athchúrsáil ó chadhnraí gluaisteáin a scriosadh - foinse ionchasach truaillithe luaidhe - i bpainéil ghréine nua mharthanacha a sholáthraíonn cumhacht saor ó astaíochtaí.

Déantar cur síos ar an gcóras i bpáipéar san iris Energy and Environmental Science, arna chomhúdar ag na Ollúna Angela M. Belcher agus Paula T. Hammond, mac léinn iarchéime Po-Yen Chen, agus triúr eile. Tá sé bunaithe ar fhorbairt le déanaí i gcealla gréine a bhaineann úsáid as comhdhúil ar a dtugtar perovskite - go sonrach, perovskite halide organolead - teicneolaíocht atá tar éis dul chun cinn go tapa ó thurgnaimh tosaigh go pointe ina bhfuil a éifeachtúlacht beagnach iomaíoch le héifeachtúlacht cineálacha eile cealla gréine.

“Chuaigh sé ó thaispeántais tosaigh go héifeachtacht mhaith i níos lú ná dhá bhliain,” a deir Belcher, an W.M. Ollamh Fuinnimh Keck ag MIT. Cheana féin, tá éifeachtúlacht tiontaithe cumhachta níos mó ná 19 faoin gcéad bainte amach ag cealla fótavoltach perovskite-bhunaithe, atá gar do éifeachtúlacht a lán cealla gréine tráchtála sileacain-bhunaithe.

Taispeánann taighdeoirí MIT conas ábhair ó shean-chadhnraí gluaisteán a athchúrsáil i bpainéil ghréine nua.

D'aithin tuairiscí tosaigh ar an teicneolaíocht perovskite a húsáid luaidhe, ar féidir lena táirgeadh ó mhianta amha iarmhair tocsaineacha a tháirgeadh, mar mhíbhuntáiste. Ach trí luaidhe athchúrsáilte a úsáid as sean-chadhnraí gluaisteán, is féidir an próiseas monaraíochta a úsáid ina ionad sin chun ábhar tocsaineach a atreorú ó láithreáin líonta talún agus é a athúsáid i bpainéil fhótavoltach a d’fhéadfadh dul ar aghaidh ag táirgeadh cumhachta ar feadh blianta fada.

Go hiontach, toisc go bhfuil an t-ábhar fótavoltach perovskite i bhfoirm scannáin tanaí nach bhfuil ach leath microméadar tiubh, taispeánann anailís na foirne go bhféadfadh an luaidhe ó cheallraí gluaisteán aonair dóthain painéal gréine a tháirgeadh chun cumhacht a sholáthar do 30 teaghlach.

Mar bhuntáiste breise, is próiseas réasúnta simplí agus neamhurchóideach é táirgeadh cealla gréine perovskite. “Tá sé de bhuntáiste aige gur próiseas teocht íseal atá ann, agus laghdaítear líon na gcéimeanna” i gcomparáid le déantúsaíocht cealla gréine traidisiúnta, a deir Belcher.

Cuideoidh na tosca sin lena dhéanamh “éasca” dul ar scála mór go saor, â € Chen leis.

Pillup ceallraí chun tosaigh

Spreagadh amháin chun an luaidhe a úsáid i sean-chadhnraí gluaisteán is ea go bhfuil athrú tapa á dhéanamh ar theicneolaíocht na gceallraí, le cineálacha nua níos éifeachtaí, mar chadhnraí litiam-ian, ag glacadh an mhargaidh go gasta. “Nuair a fhorbraíonn teicneolaíocht na ceallraí, d’fhéadfadh go mbeadh níos mó ná 200 milliún cadhnraí aigéad luaidhe ar scor sna Stáit Aontaithe, agus d’fhéadfadh go leor saincheisteanna comhshaoil ​​a bheith ina gcúis leis sin,” a deir Belcher.

Sa lá atá inniu ann, a deir sí, úsáidtear 90 faoin gcéad den luaidhe a gnóthaíodh ó athchúrsáil sean-chadhnraí chun cadhnraí nua a tháirgeadh, ach le himeacht ama is dóigh go dtiocfaidh laghdú ar an margadh do chadhnraí aigéad luaidhe nua, rud a d’fhéadfadh stoc mór luaidhe a fhágáil gan aon rud soiléir iarratas.

I bpainéal gréine críochnaithe, dhéanfadh ábhair eile an ciseal ina bhfuil luaidhe a chuimsiú go hiomlán, mar atá go leor painéal gréine inniu, ag teorannú an riosca go ndéanfaí éilliú luaidhe ar an gcomhshaol. Nuair a bheidh na painéil ar scor sa deireadh, is féidir an luaidhe a athchúrsáil i bpainéil ghréine nua.

“Beidh an próiseas chun iad a chuimsiú mar an gcéanna le cealla polaiméire inniu,” a deir Chen. “Is féidir an teicneolaíocht sin a aistriú go héasca.â €

“Tá sé tábhachtach go ndéanfaimis machnamh ar shaolré na n-ábhar i gcórais fuinnimh ar mhórscála,” a deir Hammond. “Creidimid anseo go bhfuil simplíocht láidir an chur chuige an-mhaith maidir lena chur i bhfeidhm tráchtála.”

Tá sean-luaidhe chomh maith le nua

Creideann Belcher go nglacfaidh taighdeoirí fótavoltach eile leis na cealla gréine perovskite athchúrsáilte, ar féidir leo an teicneolaíocht a mhionchoigeartú anois chun an éifeachtúlacht is mó a bhaint amach. Taispeánann obair na foirne go soiléir go bhfuil luaidhe a ghnóthaítear ó shean-chadhnraí chomh maith céanna le haghaidh táirgeadh cealla gréine perovskite agus miotal úr-tháirgthe.

Tá cuideachtaí áirithe ag ullmhú cheana féin le haghaidh táirgeadh tráchtála painéal fótavoltach perovskite, a bhféadfadh foinsí nua luaidhe a bheith ag teastáil uathu murach sin. Ós rud é go bhféadfadh sé seo mianadóirí agus bruithnithe a nochtadh do mhúch tocsaineach, d’fhéadfadh tabhairt isteach athchúrsála buntáistí láithreacha a thabhairt, a deir an fhoireann.

Deir Yang Yang, ollamh le heolaíocht ábhair agus innealtóireacht in Ollscoil California i Los Angeles nach raibh baint aige leis an taighde seo, â € œWow, a pháipéar spéisiúil, a iompaíonn dramhaíl chórais amháin ina acmhainn luachmhar do eile! Sílim gur féidir leis an obair a léirítear anseo â € ¦ mórcheist na dramhaíola tionsclaíche a réiteach, agus réiteach a sholáthar d’fhuinneamh in-athnuaite amach anseo. ”

Thacaigh an chuideachta fuinnimh Iodálach Eni leis an obair, a chuimsigh an t-eolaí taighde Jifa Qi, an mac léinn iarchéime Matthew Klug agus an postdoc Xiangnan Dang, trí Thionscnamh Fuinnimh MIT.

Foilsiú: Po-Yen Chen, et al., “Déantús cealla gréine perovskite éifeachtach ó chadhnraí gluaisteán athchúrsáilte, atá freagrach as an gcomhshaol, â €“ Eolaíocht Fuinnimh & Comhshaoil, 2014; DOI: 10.1039 / C4EE00965G