03.10.2019
Энергия через новые сильные связи между атомами молекулы сохраняется в течение длительного времени, даже когда сама жидкость уже остыла до комнатной температуры.
Солнечная энергетика имеет один большой недостаток - энергией солнца нельзя запастись. На это неспособны даже самые современные солнечные модули. До сих пор ученые не могли создать экономичный и эффективный метод сбора и хранения солнечной энергии, какой бы дешевой и доступной она ни была. Но шведским ученым удалось создать жидкость, которая умеет аккумулировать солнечную энергию и сохранять ее очень долго.
Однако за прошлый год появились признаки того, что шведские ученые смогли добиться серьезных результатов в создании принципиально нового подхода к решению проблемы хранения тепловой энергии солнца.
Группа ученых из Технологического университета Чалмерса в Швеции опубликовала серию из четырех статей, в которых они подробно описывают созданную ими жидкость, способную запасать солнечную энергию.
Молекулы этого полимерной жидкости состоят из атомов углерода, водорода и азота. При облучении жидкости солнечным светом эти молекулы начинают вести себя крайне необычно: связи между атомами меняются и молекула превращается в свой изомер, запасая энергию в своей новой форме.
Эта энергия через новые сильные связи между атомами молекулы сохраняется в течение длительного времени, даже когда сама жидкость уже остыла до комнатной температуры.
Когда эта энергия потребуется - скажем, зимой, либо ночью - жидкость надо будет прокачать через специальный катализатор, который возвращает ее молекулы в первоначальное состояние, высвобождая при этом энергию в форме тепла.
Один из исследователей, специалист по нано материалам Каспер Мопулсен из университета Чалмерса так это комментирует: «Энергия в таком изомере может храниться много лет, в среднем – 18 лет».
Прототип новой системы, размещенный на крыше университета, показал отличные результаты, эффективно превращая солнечную энергию в тепловую. По своему устройству он напоминает привычные солнечные панели, но вместо носителя тепла здесь используется жидкость из молекул полимера норборнадиена, она под действием концентрированных солнечных лучей превращается в изомер квадрициклан. Затем изомерная жидкость хранится при комнатной температуре с минимальными потерями энергии.
При контакте с металлическим катализатором эта жидкость трансформируется обратно в полимер, нагреваясь до температуры 63 градусов по Цельсию. Исследователи воссоздали этот цикл более 125 раз и не заметили значительного снижения эффективности молекул. Специалисты говорят, что разработанная ими система способна сейчас аккумулировать 250 ватт в час на каждый килограмм жидкости. Для сравнения - самые известные и эффективные современные аккумуляторы фирмы Tesla типа Powerwall имеют емкость в 2 раза ниже.
Более того, исследователи уверены, что в будущем смогут поднять температуру разогрева жидкости до 110 градусов по Цельсию. По их мнению, эти системы, которые уже сейчас привлекает внимание инвесторов, достигнут стадии коммерческого использования уже в ближайшие 10 лет.