Изменяющий форму химикат - ключ к новой солнечной батарее

Как вы думаете, что питает устройство, которое вы используете? Электричество, очевидно. Но откуда оно взялось? Две трети электроэнергии поступает от электростанций, работающих на ископаемом топливе — угле, нефти или природном газе. Солнечная энергия производит всего 1,3 процента электроэнергии. Тем не менее, солнечная энергия может легко удовлетворить все наши потребности, если ее можно будет хранить для использования, когда солнце не светит (например, ночью). Исследователи в Швеции нашли способ сделать это.

Будучи инженером-химиком, Каспер Мот-Поулсен использует химию и физику для разработки решений данной проблемы. Его решение: сохранить энергию в молекулах, которые будут находиться в жидкости. Молекулы состоят из двух или более атомов.

Различные типы молекул имеют четкие трехмерные формы. Например, метан имеет форму трехгранной пирамиды, называемой тетраэдром. Другие молекулы имеют самые разные формы. Добавление энергии к молекуле может изменить ее форму, между ее атомами могут образовываться новые связи, которые могут содержать различное количество энергии. Когда молекула поглощает энергию, эта энергия может оказаться в ловушке этих новых связей. Соответственно, это ключ к новой солнечной батарее.

Вскоре ученые нашли многообещающего кандидата по имени норборнадиен. Он состоит в основном из углерода и водорода, атомов, которые содержатся во всех живых организмах. Это означает, что эта молекула должна быть дешевой и простой в изготовлении. И все же была еще одна проблема. Этот химикат мог поглощать только ультрафиолетовый (УФ) свет — небольшую часть солнечного света. Чтобы сделать эту молекулу более полезной, исследователи настроили ее так, чтобы она поглощала больший диапазон длин волн (цветов) солнечного света. Фактически, им потребовалось семь лет, чтобы осуществить это. Теперь их молекула может поглощать энергию не только от ультрафиолета, но и от синего и зеленого света спетра.

Один конец молекулы реагирует на этот свет. Когда она поглощает эту энергию, молекула приобретает новую форму. Новые связи между атомами захватывают эту энергию. И они ее сохраняют, даже после того, как молекула остынет до комнатной температуры.

Но хранение энергии бесполезно, если вы не можете высвободить эту энергию, когда вам это нужно. Поэтому команда Мот-Поулсена нашла способ заставить молекулу высвобождать накопленную энергию в виде тепла. Исследователи пропускают жидкость с солью, которая действует как катализатор. Соль заставляет молекулу возвращаться в свою первоначальную форму. Когда это происходит, молекула высвобождает энергию, хранящуюся в ее связях. Это повышает температуру жидкости на 63,4 градуса по Цельсию - этого достаточно для обогрева дома.

Фото: newsmir.info