Исследователи из Университета Ульма и Йенского университета имени Фридриха Шиллера в Германии разработали инновационную молекулярную солнечную батарею, способную накапливать солнечную энергию и высвобождать водород по мере необходимости, даже в отсутствие света. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

В основе молекулярной солнечной батареи лежит высокоактивный водорастворимый сополимер, который сочетает в себе функции электронного накопителя и фотокатализатора. Этот материал может захватывать электроны, генерируемые солнечным светом, и хранить их с эффективностью более 80% в течение нескольких дней, обеспечивая стабильное сохранение энергии.

В отличие от традиционных систем производства водорода на солнечной энергии, эта технология разделяет процессы сбора энергии и производства водорода. Традиционные методы обычно требуют синхронизации процесса электролиза с выработкой электроэнергии из возобновляемых источников, тогда как новая система позволяет сначала накапливать энергию в сополимере, а затем, путем добавления кислоты и катализатора, производить водород с эффективностью преобразования 72%. Весь процесс может осуществляться в темноте, что обеспечивает гибкость в выборе времени производства.

Молекулярная солнечная батарея также демонстрирует химическую обратимость, позволяя осуществлять многократные циклы зарядки, хранения и разрядки без необходимости отделения активного материала. Процесс регенерации требует лишь нейтрализации путем регулирования pH и повторной активации фотокаталитической функции под воздействием света. Исследователи отмечают, что эта характеристика, основанная на обратимой окислительно-восстановительной реакции, открывает потенциал для применения в области химического хранения энергии.

Путем интеграции полимерной химии и фотокаталитических технологий в единую молекулярную структуру это исследование позволило реализовать комплексный подход к захвату, хранению и преобразованию энергии. Исследователи полагают, что этот метод может способствовать разработке недорогих и масштабируемых решений для хранения водорода, которые потенциально могут применяться в энергоемких отраслях, таких как производство стали и синтетического топлива, поддерживая интеграцию переменных возобновляемых источников энергии.

Данное исследование является частью проекта консорциума CataLight, который занимается преобразованием солнечной энергии в химическую с использованием молекулярных катализаторов.