Как запасти солнце: раскрыт секрет термохимического метода

Для использования солнечной энергии ее обычно превращают в электричество при помощи фотоэлементов, либо используют для нагрева воды, которая может вращать турбину при кипении или обогревать дома. Но есть и еще одна возможность. Молекулы некоторых химических веществ под воздействием солнечного света меняют свою конфигурацию и переходят в более энергетически-высокое состояние, таким образом запасая в себе тепло. Когда потом они возвращаются в основное состояние - тепло выделяется. Таким образом можно создавать тепловые аккумуляторы наподобие электрических - их можно постепенно заряжать, а потом использовать накопившуюся энергию. Об этом методе, называемом термохимическим, впервые заговорили еще несколько десятилетий назад. Одним из основных его достоинств является эффективность хранения: запасенная энергия может храниться в течении нескольких лет почти без утечек, при этом вещество, содержащее энергию, не требует изоляции - тепло начнет выделяться только в присутствии катализатора. До сих пор применение этой технологии сдерживала дороговизна необходимых материалов. Возможно, благодаря новым открытиям ученных из MIT их удастся существенно удешевить.


Молекула фульвален-тетракарбонилдирутения

Идея метода родилась в 1970-х годах, но первое и пока единственное вещество, способное эффективно и надежно запасать энергию солнца в виде тепла, фульвален-тетракарбонилдирутений (fulvalene diruthenium) было обнаружено лишь в 1996-ом году. Но оно содержит редкий и дорогой химический элемент рутений, и, в добавок, до сих пор еще никто не понимал как оно работает.

Команда исследователей из MIT при помощи теоретических, вычислительных и экспериментальных методов смогла понять принцип работы этого редкого по своим свойствам вещества. Благодаря этому они надеются найти и более дешевые аналоги, не содержащие рутений.

Оказалось, что причиной всему - необычный энергетический профиль данного вещества. Между стабильными состояниями с низкой и высокой энергий (о которых знали и раньше), было обнаружено полустабильное состояние с промежуточным значением энергии, что оказалось неожиданным для ученых. Именно оно помогло объяснить почему вещество так стабильно, процесс накопления тепла легко обратим, а вещества не содержащие рутений - не работают, ведь у них такого промежуточного состояния нет. Теперь исследователи будут искать другие - более дешевые и распространенные вещества с похожими свойствами.