Новое гибридное устройство способно не только улавливать, но и хранить солнечную энергию — Naked Science
5 минут
София Жаботинская

Новое гибридное устройство способно не только улавливать, но и хранить солнечную энергию

Ученые смогли создать конструкцию, объединяющую функции солнечной батареи и аккумулятора.

Схема экспериментальной установки. Слой «молекулярного хранилища» (MSM) отделен от локализованного вещества с фазовым переходом (L-PCM) слоем аэрогеля
Схема экспериментальной установки. Слой «молекулярного хранилища» (MSM) отделен от локализованного вещества с фазовым переходом (L-PCM) слоем аэрогеля / © Kashyap, Sakunkaewkasem, Jafari et al., Joule, 2019

Вопреки своему названию, солнечные батареи не запасают энергию, полученную от солнца. С помощью фотоэлектрической технологии они напрямую производят электричество. Новая технология, предложенная исследователями из Университета Хьюстона, улавливает тепло от солнца и сохраняет его в виде тепловой энергии. Это позволит решить такие проблемы солнечной энергетики, как невозможность круглосуточного использования прямой солнечной энергии, ограниченные часы солнечного света, пасмурные дни. Статья о технологии опубликована в издании Joule.

Новый «гибрид» состоит из «молекулярного хранилища» и локализованного материала с фазовым переходом. Они разделены аэрогелем на основе диоксида кремния для поддержания необходимой разницы температур. Прибор позволяет накапливать как энергию в молекулярной форме, так и скрытую теплоту (тепло, выделяемое или поглощаемое в процессе фазового перехода при постоянной температуре). Такое устройство сбора и хранения в перспективе позволит получить источник бесперебойной энергии для работы в режиме 24/7.

Ученые добились эффективности поглощения в пределах 73-90%, в зависимости от масштабов установки. До 80% энергии, которая хранилась в устройстве в темное время суток, удалось выделить обратно; для светлого времени этот процент был еще выше. По словам ученых, такая эффективность связана со способностью прибора поглощать весь спектр солнечного света.

В качестве «молекулярного хранилища» использован норборнадиен-квадрициклан — комбинация двух изомеров полициклических углеводов, которые переходят из одной формы во вторую при поглощении солнечного света. Это вещество, по словам ученых, обладает высокой удельной энергией и хорошо выделяет тепло, к тому же способно оставаться стабильным в течение длительного периода хранения энергии.

Реакция превращения норборнадиена (слева) в квадрициклан. Прямая реакция идет при поглощении солнечного света, обратная — с выделением теплоты / © Researchgate

Устройство обеспечивает повышенную эффективность несколькими способами: солнечная энергия сохраняется в молекулярной форме, а не в виде тепла, поэтому со временем не рассеивается. А поскольку накопленная энергия хранится там же, где собирается, это избавляет от потерь, связанных с транспортировкой.

Особенно полезным кажется свойство нового устройства, которое позволяет работать с энергией в темное время суток, при слабом или вовсе отсутствующем солнечном излучении. Полученная ранее энергия собирается норборнадиен-квадрицикланом, который переходит в форму с более высокой энергией. Это дает устройству возможность производить тепловую энергию ночью даже эффективнее, чем днем, отмечает автор статьи доктор Т. Рэндалл Ли.

Ранее ученые из США создали «наноподсолнухи» для лучшего поглощения солнечного света, а их коллеги из Сколково разработали высокоэффективный прозрачный гибкий проводник.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Позавчера, 14:18
5 минут
Илья Ведмеденко

Британцы впервые за долгое время решили переоснастить свой танковый парк, приняв на вооружение условно «новый» основной боевой танк на базе Challenger 2.

Позавчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

5 мая
6 минут
Сколтех

В России таких результатов не было уже около десяти лет. Его получение потребовало настоящей кооперации между исследователями ИВМ РАН, Сколтеха и МГУ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: