Специалисты из Массачусетского технологического института придумали, как можно использовать углеродные нанотрубки. Ученые решили, что их можно применять в качестве накопителей солнечной энергии. При этом они считают, что подобная инновационная технология позволит весьма успешно решить множество проблем, хотя бы даже в быту. Например, подобную «батарейку» достаточно будет просто подержать на солнечном свету, чтобы ночью нагревать помещение накопленным днем теплом.
Давно уже известно, что сохранение солнечного тепла в химической форме, вместо того, чтобы преобразовывать его в электричество, дает большие преимущества. А все потому, что химические материалы способны долгое время сохраняться без потери запасенной энергии. Правда, ранее специалистам не удавалось достичь особых успехов в этой области. Все разработки ограничились использованием в качестве «солнечного аккумулятора» весьма дорогостоящего и редкого элемента рутения или других материалов, которые после нескольких циклов зарядки-разрядки теряли свои свойства и деградировали.
Еще в прошлом году доцент Массачусетского технологического института Джеффри Гроссман и четверо его коллег, работали над тем, каким образом дорогостоящий металл фульвален-тетракарбонилдирутений (fulvalene diruthenium) способен накапливать в себе солнечное тепло, а потом отдавать его, подвергаясь воздействию катализатора и без деградации своих свойств. Ученые проводили исследования, чтобы в дальнейшем, поняв эти процессы, можно было использовать технологию для поиска других аналогичных соединений, для изготовления которых использовались бы более распространенные и недорогие материалы, а не элементы платиновой группы.
И вот, наконец, их поиски завершились успехом: ученые Алекси Колпак и Джеффри Гроссман смогли разработать на основе углеродных нанотрубок небольшие трубчатые структуры из чистого углерода, которые при взаимодействии с веществом азобензолом дают те свойства, которые и были нужны. Наноразмерные шаблоны позволяют молекулам, которые приобретают особую физическую структуру, накапливать в десятки тысяч раз больше солнечной энергии, чем даже рутениевые аккумуляторы тепла. Кроме того, новый материал по стоимости гораздо ниже рутения, а также позволяет контролировать скорость накопления и отдачи энергии, а также величину тепловой химической "батареи".
Таким образом, для накопления солнечную энергию стало возможно использование материала, молекулы которого способны изменять свою структуру под воздействием солнечного света и оставлять такую структуру в измененном виде любое количество времени. Когда возникнет необходимость, то достаточно просто добавить немного катализатора, слегка повысить температуру, облучить вспышкой света определенной частоты, и тепловой аккумулятор начнет высвобождать свой запас энергии в виде тепла. Что удобно, такие химические теплоаккумуляторы способны храниться неопределенное количество времени, как и обычные батарейки, и использоваться в случае необходимости для обогрева помещений, приготовления пищи, выработки электроэнергии.
Особым качеством такой инновационной технологии является тот факт, что сам процесс сбора и хранений энергии состоит из одной ступени, то есть, нет необходимости использовать солнечную батарею, которая сначала превращает солнечный свет в электроэнергию, а потом отдает эту энергию аккумулятору, который оптом питает обогреватель. Новый аккумулятор тепла может своими силами накапливать, а потом отдавать энергию, без использования других вспомогательных устройств. Правда, если планируется использовать новую технологию для производства электроэнергии, то необходимо также применять паровую турбину или термоэлектрические преобразователи.
Также, немаловажно то, что эта технология хранения солнечного тепла с использованием азобензол-функционализированных углеродных нанотрубок является основой концепции конструирования других материалов, которые в дальнейшем могут быть применены во множестве приложений. Ученые уверены, что вскоре они смогут на основе этой методики создавать другие уникальные материалы, способные помочь в решении многих проблем человечества.
