Американским ученым удалось разработать новый вид солнечной батареи, которая характеризуется более долгим сбережением тепловой энергии по сравнению с подобными системами. Если быть точнее, то новая разработка может сохранять до 10000 раз больше тепловой энергии. Основу нового аккумулятора составляют углеродные нанотрубки, которые были модифицированы азобензолом. Все расчеты проводились на основе законов аналитической химии. Пока что, творение американских ученых не прошло полного лабораторного исследования. По их мнению, такая батарея даст возможность сбережения энергии на единицу объема столько, сколько сохраняют литий-ионные батареи. К тому же, этот аккумулятор сможет сберегать энергию очень долгое время. Положительным свойством этой разработки, есть простая подзарядка, которая осуществляется обычным воздействием солнца.
Принцип работы солнечной тепловой батареи, основан на сбережении тепловой энергии солнца за счет образовавшихся химических связей между молекулами. Для того чтобы более подробно описать свойства данной разработки, следует привести некоторые примеры. Например, та же солнечная батарея в неактивном состоянии А поглощает солнечную энергию и за счет такого поглощения, молекулы изменяют свое состояние из А на Б. В ходе этого процесса, меняется только пространственная структура молекул. Что же касается химических реакций, то в данном случае, они не проходят. Но тут стоит отметить, что молекулы вещества, которым наполнена батарея, характеризуются нестабильностью в состоянии Б, поскольку имеют более высокую энергию. Разница в количестве энергии между двумя состояниями, будет составлять то количество энергии, которое может быть сохранено "аккумулятором".
Не взирая на то, состояние А в сравнении с состоянием Б, характеризуется более высоким уровнем стабильности, и при этом можно создать условия, в которых, молекула на долгое время остается в состоянии Б. Такое состояние будет хранится до тех пор, пока не сработает своего рода "пусковой" механизм, передающий достаточное количество энергии для обратного процесса. Роль такого механизма, играет свет, тепло или внешнее напряжение. В ходе обратного перехода молекул из одного состояния в другое, высвобождается накопленная энергия в виде тепла. Количества высвобожденного тепла, вполне достаточно для кипячения воды или же для выработки электроэнергии. После того как энергия начала выделяться, батарея может перезаряжаться, в данном случае, такой процесс может длиться бесконечно. И в дополнение, стоит подчеркнуть, что в ходе перезарядки, производительность аккумулятора не будет падать.
Если сделать небольшой экскурс в историю подобных разработок, то большое количество таких систем было разработано в 1970-х – 1980-х годах. Но большим недостатком этих систем, была быстрая деградация в ходе процесса перезарядки. На сегодняшний день, ученым удалось разработать только одну подобную систему, которая работала много циклов, но она основана на использовании редкого и дорогого Рутения.
Исследователи из Массачусетского института технологий, пришли к выводу, что в качестве новой основы прекрасно подойдут системы, которые состоят из нанотрубок, модифицированных с помощью азобензола. Нанотрубки нужны только для того, чтобы обеспечить взаимодействие между молекулами азобензола. Такое взаимодействие можно смело называть ключом к абсолютно новым состояниям вещества, характеризующегося длительными сроками существования. Проведенные вычисления показали, что такие системы в 10 тыс. раз больше сохраняют энергии, нежели подобные системы, основанные на использовании Рутения. Если такая высокая плотность энергии будет подтверждена экспериментально, то это приведет к широкому использованию солнечных батарей в реальной жизни.
Состоянием на сегодняшний день, ученые только начали синтез и тестирование нового соединения. Конечно, нельзя сказать, что тут все идеально. Естественно, что существуют некоторые проблемы, от решения которых зависит то, на сколько быстро подобные системы будут запущены в серийное производство.
Александр Смолий
Комментарии: (0)