Новый материал может хранить солнечную энергию в течение многих лет

Тонкие покрытия из этого материала могут впитывать солнечную энергию в летние месяцы и обеспечивать теплом здания зимой, не используя при этом топливо или электричество.

Переход от ископаемых видов топлива к возобновляемым источникам энергии будет сопряжен с определенными трудностями. Вероятно, самая важная из них - это хранение энергии от непостоянных источников, таких как солнце и ветер. Новый материал, свойства которого позволяют улавливать и хранить солнечную энергию в течение нескольких месяцев при комнатной температуре, может стать ответом на этот вопрос. При необходимости материал может высвобождать энергию в виде тепла.

Материал, о котором сообщается в журнале "Химия материалов" в статье "Киран Гриффитс и др. Долгосрочное хранение солнечной энергии в условиях окружающей среды в твердом фазосдвигающем материале на основе MOF.", можно использовать для покрытия домов и зданий, чтобы аккумулировать тепло летнего солнца для использования в зимние месяцы. Или это может привести к созданию системы хранения тепла, подобной батарее, но не требующей электричества или сложной механики.

Хранение солнечной энергии будет иметь решающее значение, если она будет использоваться в больших масштабах. Один из способов сделать это - хранить электричество, произведенное солнечными панелями, в батареях. Но батареи, как правило, дороги и непрактичны для отдаленных или слаборазвитых регионов. Хранение солнечной энергии в жидкостях за счет изменения химических связей может быть более компактным и недорогим.

Команда из Ланкастерского университета решила изучить потенциал хранения энергии в материале типа металл-органического каркаса. Это твердые вещества с высокоорганизованной кристаллической структурой. Они очень пористые, поэтому могут удерживать другие молекулы. Исследователи изучают эти материалы для использования в таких областях, как хранение водорода или очистка нефтяных разливов.

Команда из Ланкастера использовала MOF, созданный ранее японскими исследователями. Поры MOF содержат азобензол, соединение на основе углерода, которое отлично поглощает свет. Азобензол также обладает свойствами, которые позволяют ему менять форму при воздействии внешних раздражителей, таких как тепло или свет.

Когда исследователи облучали материал ультрафиолетовым светом, он поглощал энергию, менял форму и удерживал ее, подобно тому, как пружина удерживает энергию. Под воздействием внешнего тепла материал высвобождает энергию и возвращается к своей первоначальной форме.

В то время как другие подобные светочувствительные материалы хранят энергию в течение нескольких дней, испытания исследователей показали, что этот материал хранит ее в течение четырех месяцев. По их оценкам, он может хранить энергию в течение четырех с половиной лет.

Кроме того, MOF химически стабилен, поэтому его легко хранить или превращать в покрытия, которые можно наносить на структуры. "В нем также нет движущихся или электронных частей, поэтому нет потерь при хранении и высвобождении солнечной энергии", - сказал в пресс-релизе Джон Гриффин, старший преподаватель химии материалов, возглавлявший исследование.

Теперь исследователи надеются усовершенствовать концепцию, изучив другие каркасные материалы MOF. "Мы надеемся, что при дальнейшем развитии мы сможем создать другие материалы, которые будут хранить еще больше энергии", - сказал Гриффин.