Материал сбира слънчевата светлина през деня и я отдава по-късно

Слой по слой, твърдотелното “соларно гориво” от полимерен филм се образува от няколко отделни слоя с дебелина 4-5 микрона. Наслояването им позволява регулиране на дебелината на фолиото.

Представете си, ако дрехите ви биха могли, когато поискате, да осигурят доза топлина, за да ви топло и приятно, докато се разхождате в студеното утро. Или пък предно стъкло на кола, което съхранява в себе си слънчевата топлина и я освобождава тогава, когато трябва да се освободи от образувалия се слой лед.

Според екип от изследователи от Масачузетския технологичен институт, двата сценария ще са напълно възможни не след дълго благодарение на нов материал, който може да съхранява слънчева енергия през деня и да я освобождава по-късно под формата на топлина, когато тя е необходима. Разработеният от тях прозрачен полимерен филм може да се прилага към различни повърхности, като например стъклен прозорец или облекло.

Въпреки, че слънцето е практически неизчерпаем източник на енергия, той „работи“ само половината от времето, когато имаме нужда от него – през деня. За да стане слънцето основен доставчик на енергия за човешките потребности, трябва да има ефикасен начин да „го спестяваме“ с цел използване през нощта и в мрачни дни. Повечето усилия в тази посока са фокусирани върху съхраняването и възстановяването на слънчева енергия под формата на електричество. Сега едно ново изобретение може да осигури високо-ефективен метод за съхранение на слънчевата енергия чрез химична реакция и освобождаването й по-късно под формата на топлина.

Откритията на проф. Джефри Гросман от MIT и колегата му Давид Житомирски заедно с аспиранта Юджин Чо са описани в статията им в списание „Advanced Energy Materials“. Ключът към успеха се базира на решението за дългосрочно, стабилно съхранение на слънчевата топлина във вид на химическа промяна, а не като съхраняване под формата на същинска топлина. Топлина неизбежно се разсейва с течение на времето, без значение колко добра изолация е приложена. Затова системата с химическо съхранение е по-добра, смятат учените – тя може да запази енергията за неопределено време в стабилна молекулярна конфигурация до нейното освобождаване, предизвикано от малък „спусък“ (или светлина, или електрическа енергия).

Ключът към решението е молекула, която може да остане стабилна в една от две различни конфигурации. Когато молекулата бива изложена на слънце, енергията на светлината въвежда молекулите в тяхната “заредена” конфигурация. Съединението може да остане така за дълго време. След това, задействани от много специфична температура или друг стимул, молекулите задействат процеса „обратно“ – възвръщат се към първоначалната си форма, отделяйки топлината от себе си.

Подобни материали за „химическо съхранение“ са разработвани и по-рано, дори се наричат „слънчеви топлинни горива“. Те обаче винаги са били ограничени от неспособността да се прилагат в твърдо състояние. Досегашните разработки стъпват на течни разтвори и не могат да създадат трайни твърдотелни филми, казва Житомирски. Новият подход е първият, който се основава на твърдо състояние на материала – в този случай полимер – и е първият, който се базира на евтини материали и широко разпространени производствени технологии.