Шведские ученые и инженеры MIT разрабатывают молекулу, которая может до 20 лет хранить заряд солнечной энергии. При этом на сегодняшний день на рынке солнечных батарей до сих пор нет аккумуляторов, которые долго могут хранить энергию.
Ученые уже несколько лет занимаются созданием новой молекулы, из которой и будет состоять новое топливо. Молекула состоит из углерода, водорода и азота. Когда она попадает под солнечный свет, связи между атомами начинают перегруппировываться, превращая ее в изомер. Благодаря изменению связей между атомами солнечная энергия может долго храниться в молекуле — до 20 лет.
Когда пользователю необходима энергия, например, в ночное время, жидкость просто вытягивается через катализатор, который возвращает молекулу в ее первоначальную форму, высвобождая энергию в виде тепла.
«Гелиотермальное топливо подобно перезаряжаемой батарее, но вместо электрического заряда вы наполняете ее теплом солнечного света и расходуете его по мере необходимости», – поясняет Джеффри Гроссман, соавтор исследования, проводимого совместно со специалистами MIT.
«Солнечная жидкость» – это синтетическая молекула норборнадиена, состоящая из углерод-водорода и азота и находящаяся в жидкой форме. При нагреве солнечными лучами связи между атомами в молекуле перестраиваются, и она превращается заряженный изомер. Энергия солнца остается в сетях новых связей даже тогда, когда молекула остывает до комнатной температуры, а при прохождении через катализатор связи между химическими элементами возвращаются в исходное состояние, выпуская энергию в форме тепла. Как заявляют ученые, уловленная изомером солнечная энергия может сохраняться в батарее на протяжении восемнадцати лет.
Система работает по циркуляционной схеме: закачанный в прозрачные трубки норборнадиен нагревается собранным в «тарелку» солнечным светом и превращается в изомер квадрициклан, который можно хранить при комнатной температуре годами с минимальными потерями накопленного тепла. Пропущенный через катализатор квадрициклан возвращается в форму норборнадиена, сопровождая реакцию выделением тепла на уровне +63° С.
Прототип подобного аккумулятора, установленный на крыше MIT, привлек внимание огромного количества инвесторов. В рамках тестирования исследователи провели через цикл сбора, сохранения и использования солнечной энергии с помощью жидкого топлива более 125 раз. Оказалось, что без повреждения молекул батарея может выдавать 250 Вт — это в два раза больше, чем в батареях от Tesla.
Согласно данным исследователей, гелиотермальное топливо способно хранить до 250 Вт*ч на 1 кг массы – это в два раза больше, чем у домашних аккумуляторов Tesla Powerwall. А отработанная жидкость легко перезаряжается (уже есть данные о 125 циклах перезарядки без деградации) или может храниться открытым способом без потери своих свойств.
Но у нового способа хранения энергии есть определенный потенциал, которые еще предстоит раскрыть. Полная отладка процесса, полагают исследователи, обеспечит дополнительное тепло системе и позволит получит температуру до 110° С. Если все пойдет так, как планируют ученые, технология станет доступной для коммерческого использования в течение 10 лет.
