Рига: +6.1°С
Революция в хранении энергии: Солнце в бутылке
Химики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) представили новаторскую технологию, которая может решить одну из ключевых проблем возобновляемой энергетики — сохранение солнечной энергии после захода солнца. Исследователи создали так называемую «жидкую батарею», способную улавливать солнечный свет и аккумулировать его в виде тепла в химических связях материала на протяжении длительного времени.
Разработка относится к области Molecular Solar Thermal (MOST) energy storage — молекулярному хранению солнечной тепловой энергии. В отличие от традиционных фотоэлектрических панелей, которые преобразуют свет в электричество, эта система «запирает» энергию непосредственно в структуре специального вещества. Результаты исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале Science.
Материал-пружина: Как работает пиримидон
В основе новой технологии лежит модифицированная органическая молекула под названием пиримидон. Принцип ее действия ученые сравнивают с работой механической пружины. Под воздействием солнечного (в частности, ультрафиолетового) излучения молекула претерпевает обратимое структурное изменение: она «скручивается», переходя в напряженное, высокоэнергетическое состояние, где и сохраняется запасенная энергия.
Это состояние стабильно и может сохраняться годами без существенных потерь. Чтобы «разрядить» такую батарею и высвободить тепло, достаточно применить небольшой внешний триггер — небольшое количество тепла или специализированный катализатор. В этот момент молекула мгновенно «распрямляется», возвращаясь в исходное состояние и отдавая накопленную энергию в виде тепла, достаточного, например, для кипячения воды.
«Представьте себе фотохромные солнцезащитные очки. В помещении линзы прозрачные. Вы выходите на солнце — и они сами темнеют. Вернитесь в помещение, и линзы снова станут прозрачными. Нас интересует именно такое обратимое изменение. Только вместо смены цвета мы хотим использовать ту же идею для хранения энергии, высвобождения её при необходимости и многократного повторного использования материала», — пояснил ведущий автор исследования, аспирант Хан Нгуен.
Преимущество перед литий-ионом
Ключевым преимуществом новой разработки является плотность энергии. По данным исследовательской группы под руководством доцента Грейс Хан, материал на основе пиримидона демонстрирует плотность энергии, превышающую 1,6 мегаджоуля на килограмм (МДж/кг). Это почти вдвое больше, чем у стандартных литий-ионных аккумуляторов, которые в среднем обеспечивают около 0,9 МДж/кг.
Такая высокая компактность хранения энергии открывает широкие перспективы. Исследователи подчеркивают, что концепция является многоразовой и пригодной для вторичной переработки, устраняя зависимость от дорогостоящих и громоздких электрических аккумуляторных систем.
Потенциал для бытового применения
Разработка может стать прорывом для создания автономных и децентрализованных систем отопления. Поскольку материал растворим в воде, существует теоретическая возможность его циркуляции: жидкость может проходить через коллекторы на крыше для «зарядки» солнечным светом днем, а затем храниться в изолированных баках для обеспечения тепла в жилых помещениях ночью или в пасмурную погоду.
Это открывает двери для автономных систем обогрева, в том числе для кемпинга, а также для более эффективных систем бытового подогрева воды. По мере того как мир стремится к переходу на более чистые энергетические системы, такие технологии, позволяющие безопасно и эффективно сохранять солнечную мощь, становятся критически важными.
Следите за новостями на других платформах: