Сохраняя солнечный свет на пасмурный день

Успех студента из Копенгагена

University of Copenhagen  Май 08, 2015

 JAKOB HELBIG/ UNIVERSITY OF COPENHAGEN.

 Солнце является огромным источником энергии. Всего лишь за один час оно обрушивает на планету Земля столько солнечного света, что человечество могло бы покрыть все свои энергетические потребности в течение года. Если бы только мы знали, как её собрать и сохранить. Но это не так просто. Сейчас студент факультета химии университета Копенгагена похоже нашел обходной путь, который может дать точку опоры для развития технологий, пытающихся захватить энергию солнца и сохранить её на дождливый день.

Андерс Бо Сков (Anders Bo Skov) недавно начал обучение по программе на степень магистра по химии в университете Копенгагена. Вместе со своим научным руководителем Могенсом Брёнстедом Нильсеном (Mogens Brøndsted Nielsen) он опубликовал статью "Towards Solar Energy Storage in the Photochromic Dihydroazulene-Vinylheptafulvene System" в журнале "Chemistry - A European Journal".

Профессор Брёнстед работает в “Центре по использованию солнечной энергии” в университете Копенгагена. Здесь его команда пытается получить молекулы, способные собирать достаточное количество солнечной энергии и сохранять её длительное время, и освобождать её при необходимости. К сожалению после года исследований выяснилось что-то типа весьма неприятного закона природы. При увеличении количества сохраненной молекулами энергии уменьшается время, которое они могут держать энергию, не выделяя её. И наоборот.

Группа исследует молекулы, известные как Дигидроазулен-Винилгептафульвеновые системы. Молекулы увеличивают энергию, изменяя свою форму, но каждый раз, как группа Брёнстада изменяла форму молекулы, они теряли часть способности сохранять форму, соответствующую “хранению энергии”.

“Независимо от того, что мы делали, чтобы предотвратить это, молекулы возвращались к первоначальной форме и испускали энергию сохраняя её примерно два часа. Андерс смог увеличить в два раза плотность энергии в молекуле так, что её форма с захваченной энергией может сохраняться годами. Теперь наша проблема заключется в том, чтобы освободить энергию. Молекула, похоже, не хочет возвращаться к первоначальной своей форме” - улыбается Могенс Брёнстад.

На программу бакавлавра Андерсу Бо Сков было четыре месяца на то, чтобы улучшить нестабильную молекулу Брёнстада. Ему удалось уложиться в этот срок. Химия во многом похожа на кулинарию. Если во время выпечки хлеба мука из печки исчезнет, то вы и не получите хлеба. Так и у Скова “хлеб” уходил между пальцев. Молекула была нестабильной.

“Чтобы мой “химический рецепт” работал, он должен был проходить в четыре этапа. Первые три состояли в том, чтобы сформовать пирожное, на это ушел месяц. А вот последний шаг - “выпечка” -  занял уже три месяца,” - говорит Сков.

Независимо от метода, существует теоретический предел плотности энергии. Это реальность. В теории килограмм правильно построенных молекул способен хранить мегаджоуль энергии. Этого достаточно, чтобы  от комнатной температуры нагреть и вскипятить три литра воды.

Килограмм молекул Скова способен вскипятить 0,75 литра за три минуты, то есть его молекулы способны вскипятить за час 15 литров воды. Сков и его руководитель считают, что это только начало.

“Андерс достиг впечатляющих результатов. Мы пока еще не можем управлять выделением энергии и нам надо еще увеличить её плотность, но теперь мы знаем, каким путем нам нужно идти, чтобы достичь успеха,” - воодушевленно говорит Могенс Брёнстад. Сков тоже пылает энтузиазмом – молекулы способны не только накапливать и сохранять энергию, но они полностью не токсичны.

“Сейчас конкурентами накопителей солнечной энергии являются литиевые батареи, но литий вредный метал. Мои молекулы не выделяют ни CO2, ни каких-либо других химических соединений. При разложении они выделяют краситель, который был найден в полевой ромашке,” - объяснил студент.

Препятствий еще много и работы непочатый край, но хотелось бы, чтобы им и их коллегам сопутствовал успех.