Дослідники з Каліфорнійського університету у Санта-Барбарі презентували інноваційну рідку батарею, здатну акумулювати сонячне світло та зберігати його у формі тепла. Основою цієї технології стала органічна молекула піримідон, що нагадує за структурою компонент ДНК. Вона поглинає сонячну енергію через хімічні зв’язки, а згодом, за необхідності, віддає її у вигляді теплової енергії.
Про це розповідає ProIT
Як працює новий матеріал
Піримідон реагує на ультрафіолетове випромінювання, змінюючи свою структуру, але може повертатися у вихідний стан. Така оборотність дозволяє багаторазово використовувати матеріал для зберігання енергії. Один з авторів розробки, Хан Нгуєн, пояснює суть процесу аналогією з фотохромними окулярами:
“Уявіть собі фотохромні сонцезахисні окуляри. У приміщенні лінзи прозорі. Ви виходите на сонце, і вони самі темніють. Поверніться в приміщення, і лінзи знову стануть прозорими. Нас цікавить саме така оборотна зміна. Тільки замість зміни кольору ми хочемо використовувати ту ж ідею для зберігання енергії, вивільнення її при необхідності і багаторазового повторного використання матеріалу”, — пояснює один з авторів дослідження Хан Нгуєн.
Дослідники синтетично модифікували молекулу, щоб досягти максимальної компактності і легкості, видаливши всі зайві елементи. Для глибшого розуміння стійкості та ефективності молекули команда, спільно з професором Кеном Хоуком із Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, застосувала комп’ютерне моделювання. Це дозволило з’ясувати, чому піримідон не втрачає енергію протягом багатьох років.
Ефективність та потенційні застосування
Молекула функціонує як механічна пружина: під дією сонячного світла вона скручується, накопичуючи енергію. Відновити початкову форму і віддати енергію можна під дією невеликої кількості тепла або каталізатора. Щільність енергії піримідону перевищує 1,6 МДж/кг — це майже вдвічі більше, ніж у типової літій-іонної батареї (0,9 МДж/кг).
У ході експериментів було продемонстровано, що отриманого тепла достатньо для кип’ятіння води. Перспективним є застосування цієї технології у системах автономного опалення: завдяки розчинності у воді матеріал можна прокачувати через сонячні колектори на дахах для зарядки вдень і зберігати у резервуарах для обігріву вночі.
Розробка є частиною ширшого напрямку досліджень у сфері сонячної енергетики. Нещодавно іспанські вчені з Університету Країни Басків випробували наноголки, здатні поглинати до 99,5% сонячного світла. Також триває робота над «зворотними» сонячними панелями, які можуть заряджатися навіть уночі.
Детальні результати дослідження були опубліковані у журналі Science.