Науковці з Університету Каліфорнії в Санта-Барбарі представили новий вид молекулярного накопичувача енергії, який вони характеризують як “перезаряджувану сонячну батарею”. Цей матеріал здатний поглинати сонячне світло, зберігати енергію у хімічних зв’язках і вивільняти її у вигляді тепла навіть через тривалий час після заходу Сонця.
Результати дослідження були опубліковані в журналі Science. Команда під керівництвом професорки Ґрейс Хан працювала над технологією Molecular Solar Thermal (MOST) — системою зберігання сонячної енергії без використання традиційних акумуляторів або електромереж.
Основою розробки стала модифікована органічна молекула піримідону. Вчені зазначають, що вона функціонує подібно до фотохромних окулярів, які темнішають на сонці і повертаються до прозорого стану в приміщенні.
“Уявіть собі фотохромні окуляри. У приміщенні це звичайні прозорі лінзи. Виходите на сонце — і вони темнішають самі по собі. Повертаєтеся в приміщення — і лінзи знову стають прозорими. Саме такий оборотний процес нас і цікавить. Тільки замість зміни кольору ми прагнемо використовувати той самий принцип для накопичення енергії, її вивільнення за потреби та повторного використання матеріалу”, — пояснив докторант Han Group і провідний автор дослідження Хан Нґуєн.
На думку дослідників, натхненням для створення молекули стала ДНК. Структура піримідону нагадує один із компонентів ДНК, який може змінювати форму під впливом ультрафіолетового світла.
Команда також співпрацювала з професором Кеном Гоуком з Університету Каліфорнії, щоб за допомогою комп’ютерного моделювання зрозуміти, чому молекула здатна стабільно зберігати енергію роками без значних втрат.
“Ми зосередилися на легкій і компактній конструкції молекули. У цьому проєкті ми прибрали все зайве. Усе, без чого можна було обійтися, видалили, щоб зробити молекулу максимально компактною”, — зазначив Хан Нґуєн.
На відміну від звичайних сонячних панелей, які миттєво перетворюють світло на електрику, нова система накопичує енергію хімічно. Після поглинання сонячного світла молекула переходить у “напружений” високоенергетичний стан і може залишатися в ньому, поки не отримає сигнал для вивільнення енергії — наприклад, тепло або каталізатор.
“Ми зазвичай описуємо це як перезаряджувану сонячну батарею”. Вона накопичує сонячне світло і може перезаряджатися”, — додав дослідник.
Особливу увагу заслуговує щільність накопичення енергії. За словами авторів роботи, матеріал здатен зберігати понад 1,6 мегаджоуля енергії на кілограм. Для порівняння, звичайні літій-іонні акумулятори мають показник близько 0,9 МДж/кг.
Під час експериментів команда продемонструвала, що система може вивільняти достатньо тепла для кип’ятіння води за кімнатних умов — це вважається одним із головних досягнень дослідження.
“Кип’ятіння води — енергомісткий процес. Той факт, що ми можемо кип’ятити воду за звичайних умов, — велике досягнення.”, — зазначив Хан Нґуєн.
У майбутньому технологію можуть використовувати для автономних систем обігріву, туристичного спорядження або домашнього нагріву води. Оскільки матеріал розчиняється у воді, дослідники вважають, що в майбутньому його можна буде циркулювати через сонячні колектори вдень, а вночі використовувати накопичене тепло зі спеціальних резервуарів.
“У випадку із сонячними панелями потрібна додаткова батарейна система для зберігання енергії. У молекулярній системі зберігання сонячної теплової енергії сам матеріал здатен накопичувати енергію від Сонця”, — пояснив співавтор дослідження й докторант Han Lab Бенджамін Бейкер.
Проєкт отримав фінансування в рамках програми Moore Inventor Fellowship, яку Ґрейс Хан отримала у 2025 році для розвитку технології “перезаряджуваних сонячних батарей”.
Залізний аргумент: новий китайський акумулятор на 6 000 циклів у 80 разів дешевший за літієвий
Джерело: Science Daily
Це справжній прорив для відновлювальної енергетики! Збереження сонячної енергії на роки відкриває нові горизонти для екологічно чистих технологій і зменшення залежності від традиційних джерел. Вражає!
Дякуємо за підтримку! Цей акумулятор дійсно змінює правила гри, дозволяючи ефективно зберігати енергію і робити відновлювальні джерела більш надійними та доступними. Майбутнє за чистою енергією!