Учёные Калифорнийского университета разработали молекулярную солнечную батарею с плотностью энергии более 1,6 МДж/кг

Репортаж от Wedoany，Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали молекулярную солнечную батарею, способную улавливать световую энергию и хранить её в химической структуре, а затем по мере необходимости выделять её в виде тепла. Плотность энергии этой технологии превышает 1,6 МДж/кг, что позволяет кипятить воду в условиях окружающей среды.

Одной из главных проблем в области солнечного теплоснабжения является хранение энергии для преодоления зависимости от солнечного света. Разработанная командой молекула, называемая пиримидоном (pirimidona), под воздействием солнечного света изменяет свою структуру, переходя в высокоэнергетическое состояние, после чего может выделять накопленное тепло. Исследование опубликовано в журнале Science и относится к области технологии молекулярного солнечного теплового хранения (MOST). В отличие от традиционных солнечных панелей, преобразующих световую энергию в электрическую, система MOST напрямую хранит энергию внутри молекул.

Первый автор исследования Нгуен Хан (Nguyen Han) сравнил принцип работы молекулы со сжатой пружиной. Пиримидон поглощает энергию при активации светом, а затем выделяет её при воздействии триггера. Исследователи подчёркивают обратимость процесса: материал может многократно накапливать и выделять энергию без признаков деградации. Хан отметил, что именно это обратимое изменение вызвало интерес исследователей: команда использует не изменение цвета, а тот же принцип для накопления энергии и многократного использования материала.

Исследователи черпали вдохновение из структуры ДНК и фотохромных материалов (например, фотохромных линз), которые под воздействием света претерпевают обратимые изменения формы. Структура молекулы имитирует компоненты ДНК, реагирующие на ультрафиолетовое излучение. При поддержке вычислений KN Houk из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) команда оптимизировала соединение, сделав его более стабильным и способным дольше сохранять энергию. Хан отметил, что дизайн молекулы стремился к простоте: команда удалила элементы, которые считались ненужными, чтобы создать компактную и эффективную структуру для хранения солнечной энергии.

Плотность энергии этого материала превышает 1,6 МДж/кг, что выше, чем у типичных литий-ионных аккумуляторов (около 0,9 МДж/кг). Эта характеристика считается важной для системы MOST, поскольку молекула способна обеспечить достаточно энергии для кипячения воды в условиях окружающей среды. Растворимость пиримидона также открывает путь к его использованию в солнечных коллекторах: материал может циркулировать в системе, накапливая энергию днём и выделяя тепло впоследствии. Соавтор Бенджамин Бейкер (Benjamin Baker) отметил, что практическое различие заключается в том, что солнечные панели требуют дополнительных аккумуляторных систем, в то время как материал для молекулярного солнечного теплового хранения сам по себе способен накапливать световую энергию.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com