Химики из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре создали жидкую батарею на основе нового материала, который улавливает солнечный свет и сохраняет его в виде тепла.
Материал создан на основе органической молекулы пиримидон, которая улавливает и сохраняет солнечный свет через химические связи, а затем высвобождает при необходимости в виде тепла. Структура молекулы подобна компоненту ДНК. Под действием ультрафиолетового света она претерпевает обратные структурные изменения.
«Представьте себе фотохромные солнцезащитные очки. В помещении линзы прозрачные. Вы выходите на солнце, и они сами темнеют. Вернитесь в помещение, и линзы снова станут прозрачными. Нас интересует именно такое обратимое изменение. Только вместо изменения цвета мы хотим использовать ту же идею для хранения энергии, высвобождения ее при необходимости и многократного повторного использования материала», — объясняет один из авторов исследования Хан Нгуен.
Ученые синтетически модифицировали структуру компонента ДНК, создав пиримидон. В сотрудничестве с Кеном Хоуком, выдающимся профессором-исследователем из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, они использовали компьютерное моделирование, чтобы понять, почему молекула способна накапливать энергию и оставаться стабильной в течение многих лет, не теряя накопленную энергию.
«Мы отдали приоритет созданию легкой и компактной молекулы. В этом проекте мы убрали все ненужное. Все, что было лишним, мы удалили, чтобы сделать молекулу максимально компактной», — добавляет Хан Нгуен.
Молекула действует по принципу механической пружины. Под воздействием солнечного света она скручивается, улавливая солнечную энергию. Она сохраняет эту форму, пока небольшое количество тепла или катализатор не заставят ее высвободить накопленную энергию. Пиримидон имеет плотность энергии более 1,6 МДж/кг. Это почти вдвое больше, чем у стандартной Li-ion батареи, у которой плотность составляет 0,9 МДж/кг.
По результатам исследования было продемонстрировано, что тепло, которое выделяет материал, достаточно интенсивное, чтобы вскипятить воду. Эта технология может быть применена как система автономного отопления домов. Поскольку материал растворим в воде, его потенциально можно будет прокачивать через установленные на крышах солнечные коллекторы для зарядки в течение дня и хранить в резервуарах для обеспечения теплом ночью.
Мы писали, что ученые разрабатывают «обратные» солнечные панели с зарядкой ночью. В то же время Испанские исследователи из Университета Страны Басков (EHU) продемонстрировали способность инновационных материалов, таких как наноголки, поглощать до 99,5% солнечного света.
Форма та рух: об’ємні сонячні вежі, керовані ШІ, на 50% ефективніші за звичайні
СпецпроектыЯк технології покращують онлайн-освіту для дітей: досвід сучасних шкіл та поради батькамПерша угода із нульовим ризиком: біржа Bitget запустила нову акцію. Ось її умови
Результаты исследования опубликованы в журнале Science
Источник: UCSB