Сегодня 07 ноября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные научились «консервировать» солнечное тепло на зиму — на открытие навела химия ДНК

Простой нагрев воды в солнечном коллекторе на крыше не позволяет запасать тепло надолго. Было бы отлично нагреть теплоноситель летом, а расходовать зимой. Именно к этому стремятся разработчики систем накопления тепла на основе молекулярной тепловой инверсии, когда под действием света молекула впитывает энергию, а затем контролируемо её отдаёт. В этой области долго не было прорывов, но теперь наша ДНК подсказала верное направление.

 Пример солнечного коллектора для нагрева воды. Источник изображения: Kypros

Пример солнечного коллектора для нагрева воды. Источник изображения: Kypros

Исследователи из Университетов Калифорнии в Санта-Барбаре и в Лос-Анджелесе разработали производное 2-пиримидона — соединения, родственного тимину в составе ДНК. Идея заимствована из природного процесса: ультрафиолетовое излучение вызывает в ДНК повреждения, которые могут превращаться в высокоэнергетические изомеры Дьюара. И если у человека это может привести к онкологии, то в системе накопления тепла — это просто способ запасти энергию на длительный период. В организме такие повреждения восстанавливаются специальным ферментом, а в технических системах энергия высвобождается с помощью катализаторов.

Синтезированная исследователями молекула поглощает ультрафиолетовый свет в диапазоне UV-A и UV-B (примерно 300–310 нм). Возникающий при этом изомер отличается высокой стабильностью — его период полураспада достигает 481 дня при комнатной температуре. Это позволяет хранить энергию месяцами без значительных потерь: накопить её жарким июлем и расходовать в январе.

Жидкая при комнатной температуре молекула хорошо растворяется в воде, не требует токсичных органических растворителей и в экспериментах выдержала 20 циклов заряда/разряда с минимальной деградацией. Созданные до этого молекулярные теплоносители требовали токсичных растворителей и поэтому теряли плотность запасаемой энергии, тогда как жидкая природа новой молекулы позволяет использовать её в неразбавленном виде. Впрочем, она растворяется в воде, что делает её легко удаляемой, например, в случае протечек в домашних условиях.

Процесс разрядки — выделения запасённого тепла — запускается добавлением кислотного катализатора. Тепло уходит в теплообменник и обогревает дом. Но пока в этом кроется минус: добавление катализатора разбавляет теплоноситель и снижает плотность накопления энергии. Учёным ещё предстоит решить эту проблему, чтобы катализатор оставался отделённым от основного объёма.

Тем не менее полученные в опытах рекордные характеристики делают разработку выдающейся: плотность хранимой энергии достигает 1,65 МДж/кг, что почти вдвое превышает показатели литийионных аккумуляторов (менее 1 МДж/кг) и значительно превосходит предыдущие молекулярные материалы (норборнадиен — 0,97 МДж/кг, азоборинин — 0,65 МДж/кг). Это открывает перспективы для компактного сезонного хранения солнечного тепла, особенно для отопления зданий: жидкость может циркулировать через солнечные коллекторы на крыше, заряжаться, храниться в резервуарах в подвалах и по мере необходимости пропускаться через катализатор для передачи тепла в систему отопления или горячего водоснабжения.

Предложенный подход позиционируется как экологичная альтернатива традиционному топливу для зимнего периода. Несмотря на впечатляющие результаты, технология имеет ограничения, препятствующие немедленному коммерческому внедрению. Молекула использует лишь около 5 % солнечного спектра (только узкий диапазон УФ), не реагируя на видимый свет и инфракрасное излучение, а квантовая эффективность превращения остаётся низкой (реагируют лишь несколько фотонов из каждых 100), что требует длительного облучения. Кроме того, применение кислотного катализатора усложняет систему и требует дополнительных шагов для его нейтрализации. Авторы подчёркивают необходимость дальнейших улучшений — расширения спектра поглощения и упрощения механизма разрядки, — чтобы сделать технологию практически применимой в реальных условиях.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
У клавиатуры iPhone нашёлся список из 100 тыс. запретных слов — но набирать их всё равно можно 23 мин.
Просто деньги очень нужны: Anthropic не откажется от IPO на фоне биржевого обвала 31 мин.
Китайский ИИ почти догнал секретную модель OpenAI во взломе сетей — и оказался дешевле 2 ч.
Ноябрьские игровые релизы грозят опустошить офисы — сотрудники массово берут выходные 6 ч.
Новая статья: Stygian: Outer Gods — лавкрафтианский кошмар. Опять. Рецензия 16 ч.
Бывший босс PlayStation объяснил, почему спустя 11 лет Sony так и не выпустила ни ремейк, ни сиквел Bloodborne 18 ч.
IPO на $1,5 трлн под угрозой: потенциальных инвесторов Anthropic напугал обвал акций IT-компаний 19 ч.
Paint оказался дырявым: уязвимость позволяет удалённо взламывать Windows 11 — Microsoft выпустила патч, но он не приходит 19 ч.
Кибератака полностью уничтожила облачную инфраструктуру Beget — хостинг-провайдер восстанавливает её с нуля 19 ч.
«Я капитан Шепард, и это моё любимое видео на Цитадели»: авторы The Expanse: Osiris Reborn порадовали фанатов Mass Effect новой озвучкой главного героя 20 ч.
Дорогая память не помогла: биржевой обвал спутал планы китайской YMTC по IPO 3 ч.
Умные очки Samsung и Warby Parker будут доступны для предзаказа с 12 ноября 3 ч.
CPS PCCooler — семейство кулеров, СЖО, корпусов и БП для самых мощных рабочих станций 5 ч.
Конкурент Starlink анонсировал собственную ракету — первый запуск намечен на 2028 год 6 ч.
Nvidia ищет следы контрабанды — будущих партнёров в Азии обяжут подключить мониторинг чипов 9 ч.
Tesla сообщила о планах по выпуску ИИ-ускорителей SI и Dojo 3 16 ч.
YMTC хочет выпускать передовую NAND почти без западных технологий — 70 % оборудования на новом заводе будет китайским 16 ч.
В Китае заработало крупнейшее в мире хранилище энергии на сжиженном воздухе 16 ч.
Apple насчитала 100 тыс. приложений, оптимизированных для iPhone Duo — многие из них всё ещё работают некорректно 16 ч.
Маск объявил о сворачивании производства Cybertruck: футуристический пикап не оправдал надежд Tesla 19 ч.