Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представили инновационную жидкую батарею, способную аккумулировать солнечный свет и хранить его в форме тепла. Основой этой технологии стала органическая молекула пиримидона, которая по структуре напоминает компонент ДНК. Она поглощает солнечную энергию через химические связи, а затем, при необходимости, отдаёт её в виде тепловой энергии.
Об этом сообщает ProIT
Как работает новый материал
Пиримидон реагирует на ультрафиолетовое излучение, изменяя свою структуру, но может возвращаться в исходное состояние. Такая обратимость позволяет многократно использовать материал для хранения энергии. Один из авторов разработки, Хан Нгуен, объясняет суть процесса аналогией с фотохромными очками:
«Представьте себе фотохромные солнцезащитные очки. В помещении линзы прозрачные. Вы выходите на солнце, и они сами темнеют. Вернётесь в помещение, и линзы снова станут прозрачными. Нас интересует именно такая обратимая смена. Только вместо изменения цвета мы хотим использовать ту же идею для хранения энергии, высвобождения её при необходимости и многократного повторного использования материала», — объясняет один из авторов исследования Хан Нгуен.
Исследователи синтетически модифицировали молекулу, чтобы достичь максимальной компактности и лёгкости, удалив все лишние элементы. Для более глубокого понимания устойчивости и эффективности молекулы команда, совместно с профессором Кеном Хоуком из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, применяла компьютерное моделирование. Это позволило выяснить, почему пиримидон не теряет энергию на протяжении многих лет.
Эффективность и потенциальные применения
Молекула функционирует как механическая пружина: под действием солнечного света она скручивается, накапливая энергию. Восстановить первоначальную форму и отдать энергию можно под действием небольшого количества тепла или катализатора. Плотность энергии пиримидона превышает 1,6 МДж/кг — это почти вдвое больше, чем у типичной литий-ионной батареи (0,9 МДж/кг).
В ходе экспериментов было продемонстрировано, что полученного тепла достаточно для кипячения воды. Перспективным является применение этой технологии в системах автономного отопления: благодаря растворимости в воде материал можно прокачивать через солнечные коллекторы на крышах для зарядки днём и хранить в резервуарах для обогрева ночью.
Разработка является частью более широкого направления исследований в сфере солнечной энергетики. Недавно испанские учёные из Университета Страны Басков испытали наноголки, способные поглощать до 99,5% солнечного света. Также продолжается работа над «обратными» солнечными панелями, которые могут заряжаться даже ночью.
Подробные результаты исследования были опубликованы в журнале Science.