Ученые уже умеют хранить солнечную энергию 100 лет

10 275 просмотров
Об авторе

Солнце

Солнце — гигантский источник энергии. Всего за один час она проливается на Землю в таком количестве, что человечеству хватило бы ее для всех своих потребностей на целый год. Если бы только люди знали, как собрать и сохранить ее. Но хранение солнечной энергии — нетривиальная задача. И вот студент Копенгагенского университета (University of Copenhagen) взялся за исследование в поисках пути, который мог бы стать основой технологий, позволяющих улавливать энергию светила и сохранять ее для использования в дождливые дни. Даже сейчас, когда солнечная энергия еще не получила широкого распространения, ее уже используют в изготовлении топлива для автомобилей.

Солнце

Об этом в заметке «Better battery for storing solar energy?» со ссылкой на факультет наук Копенгагенского университета сообщает ресурс ScienceDaily. Студент кафедры химии этого учебного заведения Андерс Бо Сков (Anders Bo Skov) недавно начал обучаться по магистерской программе. Вместе со своим научным руководителем Могенсом Брендстедом Нильсеном (Mogens Brøndsted Nielsen), он опубликовал статью «Towards Solar Energy Storage in the Photochromic Dihydroazulene-Vinylheptafulvene System» («О хранении солнечной энергии в фотохромной дигидроазуленово-винилгептафульвеновой системе») в журнале «Chemistry — A European Journal».

Профессор Бренстед является заведующим «Центра использования солнечной энергии» («Center for Exploitation of Solar Energy») Копенгагенского университета. Его команда работает над молекулами, способными в значительных объемах собирать и удерживать солнечную энергию и хранить ее в течение длительного времени, чтобы использовать по необходимости. К сожалению, за год исследований они выяснили следующее — когда способность молекул собирать энергию повышается, то падает их способность хранить ее.

Ученые работают над молекулами, которые получили название дигидроазуленово-винилгептафульвеновой системы (Dihydroazulene-Vinylheptafulvene). Она накапливает энергию, меняя свою форму. Но каждый раз, когда команда профессора Бренстеда стремится усовершенствовать эти молекулы, они теряют часть своей способности удерживать свою «энергонакопительную» форму. Об этом сообщил сам профессор Бренстед:

Несмотря на все, что мы делаем, чтобы это предотвратить, молекулы меняют свою форму обратно и выпускают сохраненную энергию через час или два. Достижение Андерса состоит в том, что он справился с задачей удвоения плотности энергии в молекуле, которая может удерживать свою форму в течение сотни лет. Наша единственная трудность сейчас состоит в том, как заставить ее выпустить энергию снова. Эта молекула, похоже, не хочет менять свою форму в обратном направлении.

В ходе своего обучения на степень бакалавра, Андерс Бо Сков располагал четырьмя месяцами на то, чтобы усовершенствовать нестабильную молекулу Бренстеда в рамках своего бакалаврского проекта. И ему удалось этого достичь. Химия во многом подобна работе пекаря. Хлеб не выйдет из печи, если, например, мука исчезнет из теста. Используя эту аналогию, Сков видел, что молекула теряет энергию:

Мой химический «рецепт» требовал четырех шагов синтеза, чтобы работать. Первые три были проще простого. Я разработал их всего за месяц. Третий шаг занял у меня три месяца.

Вне зависимости от метода, когда вы хотите сохранить энергию, существует теоретическое ограничение плотности энергии. А теперь реальность. В теории килограмм нужных молекул может сохранить мегаджоуль энергии в том случае, когда молекулы обладают соответствующей конструкцией. Этим объемом энергии вы можете довести три литра воды от комнатной температуры до кипения.

Килограмм молекул, разработанным Сковом, могут вскипятить лишь 75 сантилитров воды, но весь процесс займет всего три минуты. Это означает, что молекулы его разработки способны кипятить по 15 литров воды в час и Сков, как и его научный руководитель, полагает, что это только начало. Профессор Бренстед с явным энтузиазмом уточняет:

Достижение Андерса — важное и выдающееся. Надо сказать, что мы не располагаем хорошим методом выпуска энергии по необходимости и нам нужно в дальнейшем повысить плотность энергии. Но сейчас мы знаем, каким путем следовать для достижения успеха.

Молекулы достаточно устойчивы сами по себе. При этом, отмечает профессор Бренстед, они полностью нетоксичны. Когда возможность хранить солнечную энергию будет достигнута, отмечает профессор, разработанное решение составит конкуренцию литиево-ионным батареям, поскольку литий — ядовитый металл. Разработанные профессором Бренстедом молекулы в процессе своей работы не выделяют ни CO2, ни каких-либо других химических соединений. И когда молекула износится, то она преобразуется в пигмент, который содержится также в цветах ромашки. Следует отметить, что ранее солнечные батареи научились делать из креветочных панцирей.

Солнце

Несмотря на препятствия, Сков получил столь приятные впечатления от своего бакалаврского проекта, что он решил включить его в свою магистерскую программу. Обычно студенты магистратуры начинают свою программу с годичного курса и лишь затем приступают к исследованию своих тезисов. Сков же просто продолжает в лаборатории ту работу, которая была начата в рамках его бакалаврского проекта. Его работа проводится в рамках университетского «Центра использования солнечной энергии», который будет направлять его идеи по совершенствованию улавливающих энергию Солнца молекул. Сейчас он хотел бы «научить» молекулы выпускать энергию по необходимости. И 25-летний студент магистратуры стремится разработать такую послушную молекулу, которая не просто накапливает энергию, но и позволяет ее в дальнейшем использовать. Солнечная энергия также используется в холодильниках, которым не нужно электричество.

Считаете ли вы солнечную энергетику перспективным направлением? Если появится возможность накапливать ее и использовать, когда нужно, станет ли это важным шагом на пути ее массового распространения? В каких сферах солнечная энергия могла бы найти себе применение в ближайшем будущем?

Ученые уже умеют хранить солнечную энергию 100 лет

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

32 комментария

  1. amd212

    по моему природа уже решила эту проблему. Она берёт CO2 из воздуха и солнечную энергию и получает углерод в виде дерева. Человеку надо лишь усовершенствовать способ получения солнечной энергии из древесины наиболее эффективным и экологическим способом

    • Anubis

      Ну человек всегда пытается "переплюнуть" природу. Вот и создаём более рациональные на наш взгляд вещи.

    • donkeypuh

      Человек уже лет как 80 решил эту проблему: сжигание древесины в паровых котелках, пар по циклу Ренкина и его модификациях передает энергию турбогенераторам, а устройство получения видимого спектра из электричества - называется лампочка.
      По поводу экологии - сжигание деревянного мусора, включая отходы деревопереработки и чистки лесов, включая санитарные рубки - насущная необходимость для наших лесов. И до кучи углерод возвращается в атмосферу, а не хоронится в перегное и торфе.
      По поводу плотности хранения энергии - дигидроазуленово-винилгептафульвеновая система в 40 раз уступает природному газу.

    • F1ma

      А що ви скажете на те коли цієї "древесины" немає, наприклад енергія потрібна в космосі чи під водою.

      • miromakh

        На це ми відповімо, що на російськомовному ресурсі, чемні люди, спілкуються російскою.

      • amd212

        Конична инергя можечи бити в киком людна види.
        древеней навтыковати скока сдюжити и немае вопросив :-)

        • Mnurlan

          Ребята, завязывайте на своем болтать - я ж не пытаюсь писать здесь на своем казахском, или своем любимом English, show us some respect

          • Oberon

            Согласен сайт русскоязычный поэтому пожалуйста проявляйте уважение к другим пользователям и пишите комменты на русском. Я тоже могу сейчас вам на английском написать. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

            • miromakh

              Я об этом товарищу Фиме и написал, что, мол, ресурс русскоязычный и вежливые люди на нём общаются по-русски.

              P.S. Я вообще на 4 языках могу комментировать...

              • 0.5l

                а я могу читать только на русском
                и поэтому мне всё равно на каком будет написано

    • vinstlow

      Неэффективно

      • amd212

        это пока.
        ОГРОМНЫЙ плюс - абсолютно э-к-о-л-о-г-и-ч-н-о
        Надо лишь поднатужиться и придумать что быстрорастущее. А дальше роботы сажают, убирают, сушат и перерабатывают. Человек использует.

  2. Earl

    Интересная работа в рамках магистерской программы. Но до панацеи и конкуренции с современным батареями еще далековато.

  3. Alex Kohn

    Наиболее эффективным способом использования солнечной энергии является улавливание всего излучения Солнца,для чего придется создавать магнитное поле вокруг него,или использовать его собственное магнитное поле,особым образом трансформированное.
    Конечно же то,о чем я пишу-дело будущего,современный уровень технологий не позволяет контролировать звезды таким образом.

  4. vinstlow

    Интересно никто еще не думал о сборе солнечного ветра

    • Hell-Fire

      Ага и ловить его в космосе, а потом передавать энергию по воздуху на землю. Не легче весь спектр научиться ловить?) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • vinstlow

        Ну основная проблема как вы верно сказали это передача на Землю. И если вы про световой спектр, то солнечный ветер это ионизированные частицы, грубо говоря поток электронов.

        • Earl

          Думали, конечно, и не однократно. Вот только тут либо нужен быстрый и удобный способ передачи энергии на планету сразу от коллектора, либо доставка заряженных ячеек посредством косм. аппарата. Ни то, ни другое пока еще не придумали, как осуществить.

  5. Oberon

    Мне кажется статья для неграмотных в плане химии людей которая старается манипулировать неграмотностью в плане химии обывателей и старается сделать из простых химических реакций сенсацию. Простой пример уже давно Альфред Нобель создал тринитроглицерин, молекулу которая накапливает энергию в таких размерах, что несколько килограммов может вскипятить олимпийский бассейн за 1 секунду))) Вот пускай и сделают ученные батареи для мобильников из нитроглицерина и заминируют и заминируют 7 миллиардов человек))) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • 60221412927

      Да, а мне вот интересно, какова в принципе ценность этого соединения (дигидроазулен-винилгептафульвен), если оно может лишь накапливать энергию в химических связях, а затем высвобождать ее в виде тепла? одеяла им покрывать, чтобы грели в ясный зимний день? =) литий-ионные батареи хотя бы способны отдавать электрическую энергию.

  6. donkeypuh

    Oberon-у.
    Тринитроглицерин не имеет обратимой реакции. И выделение тепла - взрывное, цепное. Статья переведена или написано без учета этих значимых фактов. Дело в том, что давно уже пытаются в качестве теплоаккумуляторов воду заменить. Пока хреново получается.
    Кстати, олимпийский бассейн за секунду вскипятить может только вся энергетика человечества. 17735 ГВт.

  7. donkeypuh

    Или, если рванет 21 кг урана-235.

  8. sham95

    Сконструировать гигантскую солнечную батарею на орбите и перенаправить оттуда энергию на землю - Делов то ))) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  9. storm X

    Уметь умеют, да не хотят (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.