Дослідники з University of California, Santa Barbara презентували унікальний молекулярний накопичувач енергії, який вони називають «перезаряджуваною сонячною батареєю». Цей інноваційний матеріал здатен поглинати сонячну енергію, акумулювати її у хімічних зв’язках та вивільняти у вигляді тепла навіть через декілька років після накопичення.
Про це розповідає ProIT
Як працює нова технологія накопичення енергії
Результати дослідження опубліковано у журналі Science. Під керівництвом професорки Ґрейс Хан група науковців працювала над технологією Molecular Solar Thermal (MOST). Вона дозволяє зберігати сонячну енергію без залучення традиційних акумуляторів чи електромережі. В основі розробки — органічна молекула піримідону, яка діє подібно до фотохромних окулярів: змінює свої властивості під впливом світла та повертається до початкового стану у темряві.
“Уявіть фотохромні окуляри. У приміщенні це звичайні прозорі лінзи. Виходите на сонце — і вони темнішають самі собою. Повертаєтесь у приміщення — і лінзи знову стають прозорими. Саме такий оборотний процес нас і цікавить. Тільки замість зміни кольору ми хочемо використовувати той самий принцип для накопичення енергії, її вивільнення за потреби та повторного використання матеріалу”, — пояснив докторант Han Group і провідний автор дослідження Хан Нґуєн.
Дослідники зазначають, що натхненням для створення молекули стала структура ДНК, зокрема її здатність змінювати форму під впливом ультрафіолетового випромінювання. За допомогою комп’ютерного моделювання команда разом із професором Кеном Гоуком змогла з’ясувати, чому піримідон зберігає енергію так стабільно протягом тривалого часу.
Переваги та можливості застосування
Новий матеріал принципово відрізняється від класичних сонячних панелей: він не перетворює світло одразу на електроенергію, а акумулює його у вигляді хімічної енергії. Після поглинання сонячного світла молекула переходить у високоенергетичний стан і може залишатися в ньому до моменту, коли отримає сигнал для вивільнення — наприклад, тепло чи каталізатор.
Вчені акцентують на щільності зберігання енергії: матеріал може акумулювати понад 1,6 мегаджоуля на кілограм, що суттєво перевищує показники звичайних літій-іонних батарей (приблизно 0,9 МДж/кг). Під час експериментів команда продемонструвала, що цієї енергії достатньо для кип’ятіння води за кімнатної температури, що стало одним із головних досягнень дослідження.
Технологія має широкі перспективи для застосування: автономні системи обігріву, туристичне спорядження, домашні водонагрівачі. Оскільки матеріал розчиняється у воді, його можна циркулювати через сонячні колектори вдень, а накопичене тепло використовувати вночі зі спеціальних резервуарів.
Проєкт отримав фінансування у межах програми Moore Inventor Fellowship. Ґрейс Хан була відзначена цією стипендією у 2025 році для подальшого розвитку технології перезаряджуваних сонячних батарей.