Хранение солнечной энергии на молекулярном уровне

25.09.2024

Солнечная энергия играет ключевую роль в переходе на возобновляемые источники энергии. Однако одним из основных вызовов этой технологии остается прерывистость генерации энергии: солнечные панели производят электричество только при наличии солнечного света, а спрос на энергию не всегда совпадает с ее доступностью. Для решения этой проблемы важно разработать эффективные системы накопления энергии, которые могут обеспечить бесперебойное электроснабжение. Недавнее открытие команды ученых из ICREA предлагает перспективное решение: уникальное гибридное устройство, которое объединяет кремниевый солнечный элемент с инновационной системой хранения солнечной тепловой энергии под названием MOST.

MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage) - это технология, основанная на молекулах, способных захватывать и сохранять солнечную энергию для ее последующего использования. В отличие от традиционных батарей, основанных на литии и других редких металлах, молекулы MOST представляют собой органические соединения, которые меняют свою структуру при воздействии ультрафиолетового излучения. Эти молекулы могут эффективно хранить энергию и возвращать ее по мере необходимости, что делает систему более экологичной и устойчивой.

Новое устройство, разработанное командой под руководством профессора Каспера Мот-Поульсена из Барселонской восточной школы инженерии (EEBE), впервые в истории объединило две перспективные технологии: фотоэлектрическую солнечную энергетику и молекулярное хранение тепловой энергии. В результате была создана система, способная не только генерировать электричество с помощью солнечного света, но и эффективно сохранять тепловую энергию для ее использования в дальнейшем. Это открытие установило новый стандарт эффективности в области хранения солнечной энергии и может значительно изменить подходы к ее использованию в будущем.

Фотоэлектрическая технология, превращающая солнечное излучение в электричество, является основой современного использования солнечной энергии. Однако ее эффективность ограничена рядом факторов, включая нагрев солнечных элементов и колебания спроса на энергию. Чем сильнее нагревается солнечная панель, тем меньше энергии она производит, что снижает эффективность и сокращает срок службы фотоэлектрической системы. Система MOST, в свою очередь, помогает решить эту проблему, предлагая способ хранения энергии, не зависящий от температурных колебаний и позволяющий использовать ее в момент, когда это наиболее необходимо.

Одной из ключевых особенностей новой технологии является ее устойчивость. Современные батареи, используемые для накопления энергии, зависят от материалов, добыча и утилизация которых часто связаны с экологическими проблемами. В отличие от них, молекулы MOST безопасны для окружающей среды и могут быть переработаны, что делает их гораздо более устойчивым решением для долгосрочного хранения энергии.

Использование органических молекул в технологии MOST позволяет эффективно сохранять высокоэнергетические фотоны, такие как ультрафиолетовый свет, которые обычно не могут быть преобразованы в электричество стандартными солнечными элементами. Эти молекулы могут накапливать энергию в течение длительного времени и высвобождать ее при необходимости, что делает новую систему не только эффективной, но и надежной. Кроме того, такая технология может стать основой для разработки новых типов устройств, которые смогут обеспечивать стабильное энергоснабжение в самых различных условиях.

Таким образом, гибридное устройство, созданное учеными из ICREA, представляет собой прорыв в области солнечной энергетики и хранения энергии. Его инновационный подход к решению проблем прерывистости генерации и устойчивости материалов может существенно изменить рынок возобновляемых источников энергии. Это открытие не только предлагает новые способы использования солнечного излучения, но и ставит под сомнение необходимость в традиционных батареях, открывая путь к более экологичным и эффективным технологиям.

Разработка подобных гибридных устройств на основе солнечных панелей и молекулярных систем хранения энергии является важным шагом на пути к устойчивому будущему. Совмещение этих технологий не только повышает эффективность использования солнечной энергии, но и предлагает более стабильные и экологичные решения для будущего энергоснабжения.

<< Назад: Насекомые не любят запаха чистого тела 25.09.2024

>> Вперед: Сердцу вредит низкая гравитация в космосе 24.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Европейские сети 100 Гбит/с 25.07.2013 Совместно с японскими учеными Европа планирует разработать технологии строительства локальных 100-гигабитных сетей и подготовить регион к многократному росту интернет-трафика в ближайшие годы. Евросоюз и Япония объявили о шести совместных проектах, одним из которых является проект STRAUSS, посвященный разработке оптоволоконных технологий связи, которые позволят работать на скорости до 100 Гбит/с. Об этом сообщается на сайте Еврокомиссии. В общей сложности объем инвестиций во все шесть проектов составит 18 млн евро. "Одним из проектов является строительство сетей, которые будут в среднем в 5 тыс. раз быстрее по сравнению с современными сетями, существующими в Европе (обеспечивающими скорость передачи данных до 19,7 Мбит/с)", - содержится в официальном сообщении. Речь идет не о подводных кабелях, которые позволяют передавать данные даже на больших скоростях, а о сетях, максимально приближенных к обычным домохозяйствам. В частности, работа будет посвящена созданию недорогих, быстрых и эффективных с точки зрения электропитания коммутаторов, программно-ориентированных оптических передатчиков, и систем управления сетями. Проект STRAUSS имеет важное значение для развития европейской экономики, считают регуляторы: с 2012 по 2013 гг. объем передаваемых по сетям данных увеличился вдвое, а к 2018 г. возрастет еще в 18 раз. "Для передачи таких объемов потребуются более быстрые сети", - содержится в заявлении. На сегодняшний день некоторые британские провайдеры предлагают скорость домашнего подключения до 1 Гбит/с (столько же, сколько, например, предлагает компания Google в США в рамках проекта Google Fiber). Потребности в скорости 100 Гбит/с пока не существует, однако речь идет о потребностях, которые возникнут со временем, и Европа планирует подготовиться к ним. "В будущем интернет не должен знать границ. По крайней мере, границ, которые стали результатом нашей медлительности и неподготовленности", - заявила вице-президент Еврокомиссии Нейли Кроэс (Neelie Kroes). Кроэс в последнее время предпринимает активные шаги по развитию европейской инфраструктуры: в мае она объявила о намерении значительно увеличить объемы выпуска в регионе полупроводниковых компонентов. Помимо этого, Европа и Япония планируют сотрудничество по следующим направлениям: более эффективная эксплуатация радиочастот; новые механизмы защиты персональных данных в таких областях, как медицина; разработка технологий "умного" управления электрическими сетями и т.д.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025