Перезаряджувана сонячна батарея зберігає енергію роками
Вчені створили рідинну батарею, здатну зберігати сонячну енергію роками
Дослідники з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі розробили принципово новий тип молекулярного накопичувача енергії, який вони називають "перезаряджуваною сонячною батареєю". 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.
Як працює нова технологія
Результати дослідження опубліковані в журналі Science. Над технологією Molecular Solar Thermal (MOST) працювала команда під керівництвом професорки Грейс Хан. Ця система дозволяє зберігати сонячну енергію без використання традиційних акумуляторів чи електромережі.
Основою розробки стала модифікована органічна молекула піримідону. За словами вчених, вона функціонує подібно до фотохромних окулярів, які темнішають на сонці та повертаються до прозорого стану в приміщенні.
"Уявіть фотохромні окуляри. У приміщенні це звичайні прозорі лінзи. Виходите на сонце — і вони темнішають самі собою. Повертаєтесь у приміщення — і лінзи знову стають прозорими. Саме такий оборотний процес нас і цікавить. Тільки замість зміни кольору ми використовуємо цей принцип для накопичення енергії, її вивільнення за потреби та повторного використання матеріалу", — пояснив докторант Han Group і провідний автор дослідження Хан Нґуєн.
Науковці надихалися структурою ДНК. Молекула піримідону нагадує один з її компонентів, який здатний змінювати форму під дією ультрафіолетового світла.
Для розуміння стабільності молекули команда співпрацювала з професором Кеном Гоуком з Каліфорнійського університету, використовуючи комп’ютерне моделювання.
Переваги та особливості розробки
"Ми зробили ставку на легку й компактну конструкцію молекули. У цьому проєкті ми прибрали все зайве, щоб зробити її максимально ефективною", — зазначив Хан Нґуєн.
На відміну від традиційних сонячних панелей, які одразу перетворюють світло на електрику, нова система накопичує енергію хімічним шляхом. Після поглинання сонячного світла молекула переходить у "напружений" високоенергетичний стан і може залишатися в ньому доти, доки не отримає сигнал для вивільнення енергії — наприклад, тепло або каталізатор.
"Ми називаємо це перезаряджуваною сонячною батареєю. Вона накопичує сонячне світло і може перезаряджатися", — додав дослідник.
Однією з ключових переваг є висока щільність накопичення енергії. Матеріал здатний зберігати понад 1,6 мегаджоуля енергії на кілограм. Для порівняння: звичайні літій-іонні акумулятори мають показник близько 0,9 МДж/кг.
Практичне застосування
Під час експериментів система продемонструвала здатність 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 це робити за звичайних умов, — великий прорив", — заявив Хан Нґуєн.
У майбутньому технологію можуть застосовувати для автономних систем обігріву, туристичного спорядження або домашнього нагріву води. Оскільки матеріал розчиняється у воді, дослідники припускають, що 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 здатний накопичувати енергію від Сонця", — пояснив співавтор дослідження й докторант Han Lab Бенджамін Бейкер.
Фінансування та перспективи
Проєкт отримав фінансування в межах програми Moore Inventor Fellowship, яку Грейс Хан отримала у 2025 році для розвитку технології "перезаряджуваних сонячних батарей".
