Перезаряжаемые «солнечные батарейки» из углеродных нанотрубок
Солнечная энергия – неисчерпаемый источник энергии, примеры применения которой сейчас множатся, как грибы по окончании дождя. Неспециализированным ограничением, которое все пробуют обойти тем либо иным методом, есть его непостоянность, обусловленная всем известными естественными обстоятельствами.
Ученые Массачусетского технологического университета не стали исключением, за пара лет изучений отыскав собственный инновационный метод запасания солнечной энергии впрок. В отличие от многих вторых – на срок долгий, стремящийся чуть ли не к бесконечности.
Сохранение солнечного тепла в химической форме – вместо преобразования его в электричество либо хранения в шепетильно изолированном контейнере – имеет значительные преимущества, потому, что в принципе химический материал может храниться достаточно продолжительное время, не теряя запасенной в нем энергии. Подход был оптимален всем, за исключением одного – химические вещества, нужные с целью проведения этого преобразования и последующего обратимого хранения, или разрушались за пара циклов, или включали редкий и дорогой элемент – рутений.
В прошедшем сезоне доценту Массачусетского технологического университета Джеффри Гроссман и четырем соавторам его изучения удалось узнать, каким как раз образом действеннейшее из этих веществ – фульвален-тетракарбонилдирутений (fulvalene diruthenium) – умудряется сохранять целостность в течении циклов и циклов преобразований. Тогда ученый увидел, что познание этого процесса может оказать помощь отыскать более недорогие альтернативы рутений-содержащим материалам.
На сегодня Джеффри Гроссману и постдоктору Алекси Колпак это удалось. Материалы их изучения были размещены в издании Nano Letters.
Новый материал, изобретенный исследователями, создается с применением углеродных нанотрубок (маленьких трубчатых образований из чистого углерода) в сочетании с соединением называющиеся “азобензол”. Появившиеся молекулы, полученные с применением наноразмерных “формочек” для придания (и удерживания) нужной структуры и формы, приобретают «новые свойства, не характерные» для этих веществ, забранных в отдельности.
Это новое химическое соединение выяснилось не только дешевле более ранних рутений-содержащих соединений, но и на порядок действеннее в смысле соотношения хранимой энергии к количеству вещества — удельная энергия в единице количества в 10000 раз превышает прошлые показатели. Так, плотность энергии новинки, по словам Колпак, сравнима с такой литий-ионной аккумуляторной батареи. Применяя способы производства, оперирующие на наномасштабном уровне, «возможно осуществлять контроль сотрудничества [молекул], повышая количество хранимой в них энергии и продолжительность этого хранения – и, что еще более принципиально важно, эти параметры возможно регулировать независимо друг от друга», — заявила Алекси Колпак.
Термохимический способ хранения солнечной энергии содержится в применении молекулы, структура которой изменяется под действием солнечного света, и может оставаться в таком (поменянном) состоянии вечно. Следом под действием определенного движущего фактора – катализатора, маленького трансформации в температуре, вспышки света – такая молекула способна скоро вернуть собственную изначальную форму, высвобождая запасенную энергию в виде температурного всплеска. Гроссман обрисовывает это как создание перезаряжаемой тепловой «батарейки» со столь же долгим сроком годности (при хранении).
Одним из значительных преимуществ нового подхода есть то, что он упрощает целый процесс, объединяя этапы «собирания» ее хранение солнечной энергии в один один-единственный ход. «Мы взяли материал, в один момент преобразующий и сохраняющий энергию – крепкий, не изнашивающийся и недорогой», – заявил Гроссман. Единственное ограничение способа содержится в том, что он приспособлен для подвода тепла, для получения же электричества тепло еще необходимо будет преобразовать посредством термоэлектрических устройств, паровых турбин либо других подходящих разработок.
Не смотря на то, что изучение посвящено возможностям хранения энергии в строго определенном типе молекул – функционализированных азобензолом углеродных нанотрубках – Гроссман объявил, что способ создания материала включает «неспециализированную концепцию, применимую ко многим новым материалам». «Многие из них уже синтезировались вторыми исследователями для других целей, необходимо будет лишь отрегулировать их свойства для аккумулирования солнечного тепла», – уверен ученый.
Команда «деятельно исследует множество новых веществ». И не смотря на то, что к настоящему моменту они нашли лишь один многообещающий материал, Гроссман твердо уверен, что уже найденное – это лишь вершина айсберга, и перспективных направлений для изучений им хватит на годы вперед.
Источник: web.mit.edu
