光电化学系统中太阳能转化为燃料的热力学极限
摘要：光伏系统在白天和黑夜中的能量输出变化对广泛采用光伏系统构成重大障碍。集成光伏（PV）和电化学（EC）储能系统提供了一种解决方案，但集成系统的热力学效率（η_sys）和实现极限所需的最佳配置仅在少数简单情况下已知，尽管通过复杂的数值模拟推导而出。在本文中，我们表明一个简单、概念透明、分析式可以精确描述一个“广义”光伏-EC集成系统的η_sys。N级双面串联太阳能电池中的M个单元模块受到安装在反射率为R的地面上的S倍太阳照射。串联有K个EC电池，每个电池由其反应势，交换电流和Tafel斜率定义。我们推导出所有可能的PV-EC设计组合的η_sys（N，M，K，R，S）的最佳热力学极限。对于具有最佳（M，K）和大N的设置，在1倍太阳照射和反射率为0的条件下，η_sys的最终极限约为52％。该分析将统一全球各组织发表的特定配置结果，并定义实现相应热力学极限的进一步进展机会。
作者：M. Tahir Patel, M. Ryyan Khan, Muhammad A. Alam
论文ID：1707.03970
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2017-07-25