"Законсервувати" сонце: вчені створили рідинну батарею, що зберігає сонячну енергію роками / Science Daily
Исследователи из University of California, Santa Barbara представили новый тип молекулярного накопителя энергии, который они описывают как «перезаряжаемую солнечную батарею». Материал способен поглощать солнечный свет, сохранять энергию в химических связях, а затем высвобождать ее в виде тепла даже через длительное время после захода Солнца.
Результаты исследования опубликовали в журнале Science. Команда под руководством профессора Грейс Хан работала над технологией Molecular Solar Thermal (MOST) — системой хранения солнечной энергии без использования традиционных аккумуляторов или электросети.
Основой разработки стала модифицированная органическая молекула пиримидона. Ученые объясняют, что она работает подобно фотохромным очкам, которые темнеют на солнце и возвращаются к прозрачному состоянию в помещении.
«Представьте фотохромные очки. В помещении это обычные прозрачные линзы. Выходите на солнце — и они темнеют сами собой. Возвращаетесь в помещение — и линзы снова становятся прозрачными. Именно такой обратимый процесс нас и интересует. Только вместо изменения цвета мы хотим использовать тот же принцип для накопления энергии, ее высвобождения при необходимости и повторного использования материала», — объяснил докторант Han Group и ведущий автор исследования Хан Нгуен.
По словам исследователей, вдохновением для создания молекулы стала ДНК. Структура пиримидона напоминает один из компонентов ДНК, который может менять форму под действием ультрафиолетового света.
Команда также сотрудничала с профессором Кеном Гоуком из University of California, чтобы с помощью компьютерного моделирования понять, почему молекула способна стабильно удерживать энергию годами без существенных потерь.
«Мы сделали ставку на легкую и компактную конструкцию молекулы. В этом проекте мы убрали все лишнее. Все, без чего можно было обойтись, удалили, чтобы сделать молекулу максимально компактной», — объяснил Хан Нгуен.
В отличие от обычных солнечных панелей, которые сразу превращают свет в электричество, новая система накапливает энергию химически. После поглощения солнечного света молекула переходит в «напряженное» высокоэнергетическое состояние и может оставаться в нем, пока не получит сигнал для высвобождения энергии — например, тепло или катализатор.
«Мы обычно описываем это как перезаряжаемую солнечную батарею». Она накапливает солнечный свет и может перезаряжаться», — добавил исследователь.
Но особого внимания заслуживает плотность накопление энергии. По словам авторов работы, материал способен хранить более 1,6 мегаджоуля энергии на килограмм. Для сравнения, обычные литий-ионные аккумуляторы имеют показатель около 0,9 МДж/кг.
Во время экспериментов команда продемонстрировала, что система может высвобождать достаточно тепла для кипячения воды в комнатных условиях — это считают одним из главных прорывов исследования.
«Кипячение воды — энергоемкий процесс. Тот факт, что мы можем кипятить воду при обычных условиях, — большое достижение.», — заявил Хан Нгуен.
В перспективе технологию могут использовать для автономных систем обогрева, туристического снаряжения или домашнего нагрева воды. Поскольку материал растворяется в воде, исследователи предполагают, что в будущем его можно будет циркулировать через солнечные коллекторы днем, а ночью использовать накопленное тепло из специальных резервуаров.
«В случае с солнечными панелями требуется дополнительная батарейная система для хранения энергии. В молекулярной системе хранения солнечной тепловой энергии сам материал способен накапливать энергию от Солнца», — объяснил соавтор исследования и докторант Han Lab Бенджамин Бейкер.
Проект получил финансирование в рамках программы Moore Inventor Fellowship, которую Грейс Хан получила в 2025 году для развития технологии «перезаряжаемых солнечных батарей».
Источник: Science Daily
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.