Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали органическое соединение на основе пиримидона. В отличие от традиционных солнечных панелей, преобразующих свет в электричество, новый материал накапливает энергию непосредственно в химических связях.
Материал обеспечивает плотность энергии вдвое выше, чем у литий-ионных аккумуляторов, и в ходе экспериментов продемонстрировал способность доводить воду до кипения при комнатной температуре.
Под руководством доцента Грейс Хан исследователи создали молекулу, работающую по принципу механической пружины. Под воздействием солнечного света она скручивается, переходя в высокоэнергетическое напряженное состояние, и сохраняет его годами. При активации теплом или катализатором молекула возвращается в исходную форму, высвобождая накопленную энергию в виде тепла. Система полностью обратима и допускает многократное использование без потери свойств.
Как пояснил аспирант Хан Нгуен, ведущий автор работы, принцип работы напоминает фотохромные солнцезащитные очки, которые темнеют на свету и снова становятся прозрачными в помещении. Только в данном случае цикл используется не для изменения цвета, а для накопления и отдачи энергии.
В лабораторных испытаниях выделяемого тепла оказалось достаточно, чтобы довести воду до кипения при нормальных комнатных условиях. Авторы подчеркивают, что кипячение требует значительных энергозатрат, и этот результат знаменует переход от теоретической разработки к практическому применению.
Среди потенциальных областей использования — автономные кемпинговые системы и отопление жилых домов. Материал растворим в воде, что позволяет задействовать его в циркуляционных контурах: днем нагревать в солнечных коллекторах на крыше, накапливая энергию в резервуарах, а ночью отдавать тепло. Как отметил соавтор исследования Бенджамин Бейкер, в отличие от солнечных панелей, которым требуется дополнительная аккумуляторная система, молекулярный накопитель сам служит носителем энергии.