Новый материал собирает и хранит солнечную энергию

Автор: Максим Синайский 12 января 2443 просмотра

Новый материал собирает и хранит солнечную энергию

Полимерная пленка включает в себя три отдельных слоя (от 4 до 5 микрон в толщину каждый).


Представьте себе что ваша одежда сможет, по требованию, нагреваться, чтобы поддерживать комфортную температуру. Или, представьте лобовое стекло автомобиля, которое хранит энергию солнца и затем использует ее для растапливания льда.

Благодаря команде ученых из Массачусетского технологического института, оба сценария стали ближе к реальности. Они разработали новый материал, который может накапливать солнечную энергию в течение дня и высвобождать его позже, когда это необходимо. Эта прозрачная полимерная пленка может быть применена к различным поверхностям, таким как стекло или внешний слой одежды.

Наше солнце, хотя является практически неисчерпаемым источником энергии, она доступна только половину времени (днем). Для того чтобы использовать энергию солнца, в качестве основного поставщика электроэнергии для нужд человека, нужен эффективный способ, хранения энергии - для использования в ночное время и облачных дней. Большинство усилия были сосредоточены на хранении и восстановлении солнечной энергии в виде электричества. Новое открытие может обеспечить весьма эффективный метод для хранения солнечной энергии в виде химических реакций и выделения ее позже в виде тепла.

Открытие позволяет долгосрочное, стабильное хранение солнечного тепла, в виде химических изменений, а не в виде самого тепла. В то время как тепло неизбежно рассеивается при долгом хранении, независимо от того, насколько хороша изоляция вокруг него. Химическая система хранения может сохранить энергию на неопределенно долгое время в стабильной молекулярной конфигурации, пока для его выделения не сработает небольшой импульс тепла (или света или электричества).

Новый материал собирает и хранит солнечную энергию
Установка исследователей для тестирования макроскопического тепловыделения, нагревательный элемент обеспечивает достаточную энергию, чтобы вызвать реакцию выделения тепла, в то время как инфракрасная камера следит за температурой. Заряженный материал (справа) выделяет тепло что видно по более высокой температуре по сравнению с незаряженным (слева).



Суть материала в особой молекуле, которая может оставаться стабильной в одной из двух различных конфигураций. При воздействии солнечных лучей, энергия света переводит молекулы в их «заряженную» конфигурацию, и они могут оставаться таким в течение длительных периодов. Потом, при воздействии определенной температуры или другого толчка, молекулы возвращаются в исходное состояние, выделяя тепло в процессе.

Такие материалы, основанные на химическом хранении, известные как solar thermal fuels (STF), были разработаны раньше. Но предыдущие материалы были ограничены в применении, потому что они были предназначены для использования в жидких растворах и не способны создать долговечные твердотельные пленки. Новая пленка является первым твердотельным материалом, в данном случае полимером, и первым созданным на основании недорогих материалов и широко распространенной технологии производства.

Новый материал собирает и хранит солнечную энергию
Процесс производства: осаждение полимерного материала из раствора, с помощью вращения. Пленка может быть легко заряжена ультрафиолетовым светом. Такой подход использоваться для производства пленки различной толщины, если наращивать количество слоев.


Команда продолжает работу по улучшению свойств пленки. Материал в настоящее время имеет небольшой желтоватый оттенок, поэтому исследователи работают над улучшением прозрачности. Он может нагреться на 10 градусов по Цельсию выше окружающей среды, что достаточно для плавления льда, но ученые пытаются повысить разницу температур до 20 градусов.
Уже сейчас пленка, в существующем виде может значительно помочь электро автомобилям, которые тратят много энергии на отопление.

Авторы исследования: профессор Джеффри Гроссман, Дэвид Житомирский и аспирант Евгений Чо.

Комментарии

Новости партнёров