Учени създадоха „слънчева батерия“ под формата на течност, способна да съхранява енергия с години

Изследователи от Калифорнийския университет в Санта Барбара (UCSB) представиха иновативен материал, способен да абсорбира слънчева светлина, да съхранява енергията от нея в химически връзки и да я отделя под формата на топлина при необходимост. Технологията, описана в списание Science може да реши един от основните проблеми на възобновяемата енергетика – съхранението на енергия за използване през нощта или при облачно време.

В основата на разработката лежи модифицирана органична молекула, наречена пиримидон. Тя работи по принципа на молекулярен слънчев термичен (MOST) акумулатор.

Учените обясниха принципа на действие с прост пример: „Представете си фотохромни очила. В закрито помещение лещите са прозрачни, на слънце потъмняват, а при връщане в помещението отново стават прозрачни. Ние се интересуваме от същата обратима промяна, но вместо промяна на цвета искаме да натрупваме енергия, да я освобождаваме при необходимост и да използваме материала отново и отново“.

За вдъхновение към създаването на молекулата послужи структурата на ДНК. Пиримидонът наподобява компонент на ДНК, способен обратимо да променя формата си под въздействието на ултравиолетовите лъчи. Използвайки синтетична версия, екипът създаде молекула, способна многократно да съхранява и отделя енергия. Компютърното моделиране показа, че материалът може да съхранява натрупаната енергия в продължение на няколко години без съществени загуби.

Системата работи като „напрегната пружина“: след поглъщането на слънчева светлина молекулата преминава в напрегната, високоенергийна форма и остава в това състояние до активирането си. При въздействието на тригер (например, малко количество топлина или катализатор) молекулата се връща в първоначалната си форма, освобождавайки натрупаната енергия под формата на топлина.

„Описваме това като презареждаема слънчева батерия. Тя съхранява слънчевата светлина и може да бъде презаредена.“

отбеляза Нгуен

Енергийната плътност на новия материал е впечатляваща: над 1,6 MJ/kg (мегаджаула на килограм). За сравнение, обикновена литиево-йонна батерия съхранява приблизително 0,9 MJ/kg. Ключово постижение беше демонстрирането, че материалът е способен да отделя достатъчно топлина, за да свари вода при обичайни условия. „Загряването на вода е енергоемък процес.

Фактът, че можем да го направим при нормални условия е голямо постижение.“

подчерта Нгуен

Технологията може да намери приложение в автономни отоплителни системи, например за къмпинг или за нагряване на вода в домовете. Тъй като материалът се разтваря във вода, изследователите предполагат, че в бъдеще той ще може да циркулира през слънчеви колектори на покрива през деня, а след това да се натрупва в резервоари, отделяйки топлина през нощта.

„При слънчевите панели ви е необходима допълнителна акумулаторна система за съхранение на енергия. При молекулярното слънчево топлинно съхранение самият материал е способен да съхранява енергията от слънчевата светлина.“

обясни съавторът на изследването Бенджамин Бейкър