«Солнце в банке»: синтезирован суперъемкий органический хранитель тепла

Ученые разработали органическую молекулу, которая аккумулирует солнечную энергию в химических связях на годы и отдает ее в виде тепла при необходимости.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Ученые из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре разработали модифицированную органическую молекулу на основе пиримидона, способную поглощать солнечный свет и сохранять энергию в химических связях на протяжении нескольких лет, а затем выделять ее в виде тепла по первому требованию. Работа была опубликована в журнале Science и представляет собой значительный шаг в области молекулярного солнечного теплового хранения.

Традиционные солнечные панели эффективно преобразуют свет в электроэнергию, но требуют громоздких аккумуляторных систем, чтобы обеспечить потребителей теплом или электричеством в темное время суток. Новое решение ученых устраняет необходимость в таких батареях. Они саккумулировали энергию непосредственно в структуре молекулы.

Как работает молекулярный солнечный аккумулятор

Молекула действует подобно механической пружине: под воздействием солнечного света она принимает напряженную, высокоэнергетическую форму. Энергия остается «запертой» до тех пор, пока материал не подвергнут незначительному нагреву или воздействию катализатора, что приводит к «расслаблению» молекулы и высвобождению тепла.

Исследователи подчеркивают компактность и устойчивость новой молекулы, названной Dewar pyrimidone (по аналогии с сосудом Дьюара — емкости, в которой хранят жидкий гелий и другие сверххолодные вещества). Она обеспечивает плотность энергии более 1,6 МДж/кг — почти вдвое выше, чем у стандартных литий-ионных аккумуляторов (~0,9 МДж/кг).  Практическая демонстрация показала, что выделяемого тепла достаточно, чтобы вскипятить воду при комнатных условиях.

Перспективы использования включают автономное нагревание воды, обогрев в кемпингах, интеграцию в солнечные коллекторы с хранением тепла в накопителях для последующего использования ночью.

Важность для энергетики будущего

Развитие технологий хранения солнечной энергии — ключевой элемент перехода к устойчивой энергетике. Проблема с перерывами в выработке при отсутствии солнечного света остается одной из главных в отрасли. Несмотря на рост доли солнечной генерации в мире, значительная часть энергии все еще производится из ископаемых источников.

Ранее подобные подходы уже предлагались: исследователи в Швеции и Сингапуре работали над «молекторами», способными сохранять световую энергию годами и выпускать ее в виде тепла, но нынешний прорыв выделяется высокой плотностью накопления и практической демонстрацией.

Такие молекулы могут в будущем стать альтернативой тяжелым и дорогим аккумуляторным системам, особенно в удаленных и автономных энергетических схемах, где важно хранение тепла, а не электричества. Также перспективно применение молекулярных аккумуляторов околоземном космическом пространстве и при колонизации Солнечной системы.

.Недавно ученые рассказали, как Солнце поможет добыть кислород из лунного грунта.

• Солнце
• Аккумулятор

Поделиться