28.02.2019
Солнечная энергия отлично хранится длительное время, благодаря новым, чрезвычайно сильным связям между атомами. Она сохраняется, даже несмотря на полное охлаждение жидкости, до комнатной температуры.
Солнечная энергия имеет один весьма значительный недостаток – ее практически невозможно сохранить «про запас», какой бы дешевой и доступной она ни была изначально. Даже самые современные солнечные панели лишь производят ее. Однако ученым из Швеции все же практически удалось создать жидкость, способную аккумулировать солнечную энергию и сохранять ее очень длительное время. Ученые добились серьезных результатов в разработке совершенно 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 детально описывают созданную ими жидкость, способную эффективно и надежно запасать солнечную энергию. Молекулы этой полимерной жидкости состоят из атомов углерода, водорода и азота. При облучении жидкости солнечным светом эти молекулы ведут себя крайне необычным образом: связи между атомами кардинально меняются, и молекула превращается в свой изомер, запасаясь энергию в полностью новой форме.
Эта энергия, благодаря новым, сильным связям между атомами, сохраняется в течение длительного времени, даже когда сама жидкость уже остыла до комнатной температуры. Когда эта энергия понадобится (скажем, в ночное время, или зимой), жидкость нужно будет прокачать через специальный катализатор, который возвращает ее молекулы в первоначальное состояние, высвобождая при этом солнечную энергию в форме тепла.
«Энергия в виде таких изомеров может храниться очень много лет, примерно до 18 лет», - это утверждает один из исследователей, специалист по наноматериалам Каспер Моп-Пулсен, ученый из университета Чалмерса.
Пробный прототип новой системы сейчас размещен на крыше университета. В работе он показал отличные результаты, успешно превращая солнечную энергию в тепловую. Он напоминает по своему устройству привычные нам солнечные коллекторы, но вместо носителя тепла используется жидкость из молекул полимера норборнадиена. Жидкость эта 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 при этом до температуры 63 градусов по Цельсию.
Исследователи воссоздали этот цикл более 125 раз и не заметили существенного снижения эффективности молекул. Ученые утверждают, что их система способна уже сейчас аккумулировать 250 ватт в час на каждый килограмм жидкости, что вдвое превышает емкость известных батарей фирмы Tesla типа Powerwall.
Более того, ученые университета Чалмерса уверены, что в будущем смогут поднять температуру разогрева жидкости до 110 градусов по Цельсию. По их мнению, эти системы, которые уже сейчас привлекают внимание инвесторов, достигнут стадии коммерческого использования в ближайшие 10 лет.