Новый материал может хранить солнечную энергию в течение месяцев или даже лет
Если мы собираемся работать с возобновляемой энергией, нам нужно находить способы эффективного хранения этой энергии до тех пор, пока она не понадобится — и ученые определили новый материал, который может дать именно это.
Этот материал известен как металлорганический каркас (MOF), в котором молекулы на основе углерода образуют структуры, связывая ионы металлов. Важно отметить, что MOF пористы, поэтому они могут образовывать композиционные материалы с другими небольшими молекулами.
Ученые добавили молекулы поглощающего свет соединения азобензола. Готовый композитный материал мог накапливать энергию ультрафиолета в течение как минимум четырех месяцев при комнатной температуре, прежде чем снова высвободить ее — большое улучшение за несколько дней или недель, с которым могут справиться большинство светочувствительных материалов.
«Материал немного похож на материалы с фазовым переходом, которые используются для подачи тепла в грелках для рук», — говорит химик-материаловед Джон Гриффин из Ланкастерского университета в Великобритании.
«Однако, хотя грелки для рук необходимо нагревать, чтобы подзарядить их, преимущество этого материала заключается в том, что он захватывает свободную энергию непосредственно от Солнца».
Азобензол действует как фотопереключатель — молекулярная машина, которая реагирует на внешние раздражители, такие как свет или тепло. Под воздействием ультрафиолета молекулы меняют форму, оставаясь в структуре пор MOF, эффективно сохраняя энергию.
Приложение тепла к композитному материалу MOF вызывает быстрое выделение энергии, выделяющее тепло, которое затем потенциально может быть использовано для нагрева других материалов или устройств.
Хотя материал все еще требует некоторой доработки, чтобы сделать его коммерчески жизнеспособным, в конечном итоге его можно использовать для удаления льда с лобовых стекол автомобилей, для обеспечения дополнительного отопления домов и офисов или в качестве источника тепла для объектов, не подключенных к электросети. Подобные фотопереключатели также используются для хранения данных и доставки лекарств.
«В нем также нет движущихся или электронных частей, поэтому нет потерь, связанных с хранением и выделением солнечной энергии», — говорит Гриффин. «Мы надеемся, что при дальнейшем развитии мы сможем производить другие материалы, которые сохраняют еще больше энергии».
Сейчас требуется дополнительная работа, чтобы подготовить этот MOF-материал к широкому использованию. Хотя испытания показали, что он может сохранять энергию в течение нескольких месяцев, плотность энергии материала относительно невысока, и исследователи надеются улучшить эту область.
Исследование опубликовано в журнале Chemistry of Materials.
