Новое гибридное устройство способно не только улавливать, но и хранить солнечную энергию — Naked Science
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.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

6 часов назад
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

5 часов назад
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: