Солнечные батареи, используемые сейчас для превращения энергии лучей Солнца в электрическую энергию, становятся с каждым днем все эффективнее и эффективнее. Но эффективное хранение полученной электроэнергии для дальнейшего использования как было, так и остается проблемой, над решением которой бьются многие группы исследователей. В большинстве случаев полученная энергия используется для заряда аккумуляторных батарей, которые имеют свойство самостоятельно разряжаться со временем, поэтому некоторые ученые смотрят в сторону термохимических методов сохранения солнечной энергии. В прошлом году ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что химическое соединение фульвален-тетракарбонилдирутений (fulvalene diruthenium), который является весьма эффективным энергоносителем. К сожалению, рутений, металл из группы платины, который содержится в этом соединении, весьма редок и дорог. Совсем недавно те же самые ученые создали новый материал для хранения солнечной энергии, которой, помимо того, что он более дешев, может хранить большее количество энергии.

Преимущества термохимических методов хранения энергии состоят в том, что полученные химикаты могут храниться в течение сколь угодно длительного времени совершенно без потерь энергии, в них заключенной. Есть и другие химические соединения, не содержащие рутения, способные хранить солнечную энергию, но качество их функционирования значительно снижается всего после нескольких циклов хранения.

Профессор Массачусетского технологического института Джеффри Гроссман (Jeffrey Grossman), который возглавлял исследования в прошлом году, совместно с аспирантом Алекси Колпэк (Alexie Kolpak), разработали более перспективное вещество для термохимического хранения солнечной энергии. Они объединили углеродные нанотрубки с составным азобензолом, получив в результате химических превращений препарат, более дешевый, чем фульвален-тетракарбонилдирутений и имеющий в 10 тысяч раз большую плотность хранимой энергии на единицу объема.



Структура молекулы полученного соединения, благодаря наличию углеродной нанотрубки, представляет собой распрямленные молекулы азобензола, отходящие от нанотрубки, подобно ветвям у дерева. После того, как молекула вещества попадает под воздействие фотонов света, происходят изменения структуры молекулы, которая начинает сжиматься как пружина. В таком сжатом состоянии молекула может пребывать сколь угодно долгое время. Под воздействием специального катализатора и при определенной температуре молекула начинает возвращаться к своей первоначальной форме, выделяя излишки энергии в виде тепла. Это тепло может использоваться непосредственно в системах отопления или может использоваться для получения электроэнергии. После того, как молекулы вещества отдадут всю накопленную энергию, они вновь готовы к повторению цикла.

"У нас теперь есть материал, который одновременно преобразовывает и сохраняет солнечную энергию" - говорит профессор Гроссман. - "Он со временем не теряет своих уникальных свойств, он не токсичен и достаточно дешев в производстве". Результаты этих исследований были изданы в последнем выпуске журнала Nano Letters.