Датский студент - на пути к прорыву в области хранения энергии

Солнце — огромный источник энергии. Всего за час Земля получает столько света, что, если бы удалось собрать его весь, то в течение года не пришлось бы вообще заботиться об энергообеспечении.

Однако все не так просто, и солнечную энергию пока удается уловить, сохранить и использовать лишь в незначительном объеме.

Студент Андерс Бо Сков из Копенгагенского университета совместно с наставником Могенсом Брондстедом Нильсеном опубликовали в издании Chemistry — A European Journal статью «Towards Solar Energy Storage in the Photochromic Dihydroazulene-Vinylheptafulvene System».

Профессор Брондстед возглавляет Центр эксплуатации солнечной энергии в университете. Здесь его команда пытается развить молекулы, способные собирать и удерживать существенные объемы солнечной энергии, сохраняя ее долгое время и выпуская по требованию. До сих пор было так: если способность молекул улавливать энергию удается улучшить, то способность хранить ее снижается, и наоборот.

Группа работает с молекулами, известными как система дигидроазулена-винилгептафульвена. Система хранит энергию, меняя форму, но каждый раз, когда группе Брондстеда удавалось изменить молекулы, те теряли способность хранить энергию.

«Независимо от того, что мы делали для предотвращения этого, молекулы возвращаются к начальной форме и выпускают энергию спустя один или два часа. Достижение Андерса состоит в том, что ему удалось удвоить энергетическую плотность молекулы так, что она может сохранять форму на сотни лет. Теперь у нас одна проблема — как обеспечить выпуск хранящейся энергии. Молекула не желает снова менять форму», заявил ученый.

Андерс Бо Сков в течение четырех месяцев улучшал нестабильную молекулу Брондстеда, и добился этого в самый последний момент. Химия вообще напоминает выпекание сдобы. Вам не удастся испечь хлеб, если, к примеру, из теста вдруг исчезнет мука. Молекулы, с которыми работал исследователь, были нестабильны и могли внезапно меняться.

«Мой химический рецепт состоит из четырех этапов. Первые три я прошел за месяц, а чтобы пройти последний, потребовалось еще три месяца», заметил Сков.

Независимо от метода хранения энергии существует теоретический предел плотности энергии. А еще есть реальность. В теории килограмм идеальных молекул способен хранить 1 мегаджоуль энергии. Этого количества хватило бы, чтобы довести до кипения три литра воды комнатной температуры.

Килограмм молекул Скова позволил бы вскипятить лишь 75 сантилитров, но зато всего за три минуты. 15 литров воды удалось бы вскипятить за час. Сков, как и его наставник, убежден, что это только начало.

«Достижение Андерса — важный прорыв. Пока не существует хорошего метода выделения энергии по требованию, и нам все еще предстоит увеличивать плотность энергии. Однако теперь мы точно знаем, что нам нужно сделать, чтобы преуспеть», восторженно заявил профессор Могенс Брондстед.

Сков больше взволнован тем, что молекулы мало того, что собирают солнечную энергию, но они еще и нетоксичны.

«Наиболее популярные современные устройства хранения энергии — это литий-ионные батареи, но литий — металл токсичный. Моя молекула не выделяет ни углекислого газа, ни любых других химических составов во время работы. Когда наступает день ее полного износа, она распадается на краситель, который можно найти в цветах ромашки», заключил студент.