Разработен материал, който абсорбира слънчевата енергия
Основният проблем на слънчевата енергия беше, че слънцето не грее през целия ден, но учените успяха да намерят решение
Наскоро учени от Масачузетския технологичен институт и Харвардския университет разработиха материал, който може да абсорбира слънчевата енергия и да я съхранява в химическа форма, готова за консумация, според phys.org.
Този материал има своите недостатъци: има доста ниска енергийна ефективност. Но може да се използва като източник на топлина - например за топлоснабдяване на предприятия, отопление на сгради или за готвене. По този начин е възможно да се постави слънчевата енергия в нова посока.
Технологията е проста: фотойонизиращите молекули могат да бъдат в две различни форми. Те абсорбират слънчевата енергия и преминават от една форма в друга, която е по-стабилна.
Трудна работа
Фотойонизиращите молекули могат да променят формата си, когато са изложени на топлина, светлина или електрически импулс. Разреждайки се, те отделят топлинна енергия. Принципът на работа е подобен на термичните батерии: те абсорбират слънчева енергия, съхраняват я и след това я освобождават при необходимост.
Екип от учени, ръководен от Гросман, провежда изследвания в продължение на три години. В резултат на това въз основа на компютърен анализ е получен нов материал. Пътят от теорията към практиката се оказа труден: за да се постигне желаната енергийна плътност, тоест количеството енергия, което може да съдържа единица маса или обем материал, беше необходимо да се поставят молекулите много близо една до друга. Тази операция се оказа трудна.
Екип от учени, ръководен от Гросман, се опита да прикрепи молекули към въглеродни нанотръби (CNTs), но "се оказа невероятно трудно предвид високата плътност на молекулите",каза Кучарски. Учените бяха за голяма изненада: дори и в най-добрия случай те можеха да получат плътността на материала наполовина от изчислената, което е в състояние да задържа топлина.
Допълнителен анализ показа, че фотойонизиращите молекули, т.е. молекулите на азобензена, са разположени по ръбовете на CNT, като зъбите на гребен. Някои от "зъбите" са били два пъти по-далече, отколкото са очаквали учените. Тези молекули се редуват с азобензенови молекули от съседни CNT. В резултат на това молекулите бяха много по-близо една до друга от очакваното.
Защо да съхраняваме слънчева енергия?
Взаимодействията между молекулите на азобензен върху съседни CNT са успешни, каза Кучарски. Предишни данни показват, че разпределението на молекулите на азобензен върху CNT ще осигури увеличение на заряда само с 30%. Но в резултат на последния експеримент зарядът се увеличи с 200%. Нови изследвания показват, че разпределянето на молекули в множество нанотръби, а не само в една, значително подобрява ефективността.
Тази технология, според Гросман, позволява използването на много нови материали за съхранение на топлинна енергия. Сега учените изучават други комбинации от молекули. „Изследователите са получили нов материал за абсорбиране на слънчева енергия и ще продължат да развиват тази технология“, каза той.
Според Гросман не само електрическата, но и топлинната енергия ще намери своето приложение. Например в много страни храната се приготвя на дърва. Резултатът е замърсяване на въздуха и обезлесяване. Възможността за съхраняване на топлинна енергия за по-нататъшно потребление ще бъде много полезна.
За разлика от изгорените горива, новата технология използва материал, който е достъпен за повторна употреба.
Учените ще продължат да изследват материали, за да ги внедрят впроизводство. Според Кучарски масовото производство на такъв материал е „голяма стъпка в бъдещето“.
Използването на въглеродни нанотръби за увеличаване на плътността на заряда на батериите е „умен ход“, казва Йосуке Канай, доцент по химия в Университета на Северна Каролина.
„Тези резултати допълнително мотивират учените да разработват нови съединения и композитни материали с по-добра фотойонизация. Тази технология ще осигури оптимални условия за съхранение на слънчева енергия в химическа форма“, казва Канай.