Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




14.07.2011

Найден перспективный химический способ запасания солнечной энергии

В Массачусетском технологическом институте (МТИ) открыт перспективный химический способ запасания солнечной энергии с помощью гибридных наноструктур.

Накопителями в предложенной американцами схеме должны стать химические связи светочувствительных молекул. При поглощении фотона hν такие молекулы могут изменять форму и переходить в метастабильное возбуждённое состояние, тем самым запасая энергию ΔН. Чтобы высвободить её, необходимо преодолеть барьер Еа; когда некое внешнее воздействие (тепло, излучение, напряжение и т. п.) сообщает молекулам требуемую энергию, они выдают сохранённую ΔН, после чего весь процесс повторяется заново. Методика, как видим, технологична, проста и экологически безопасна.

Эту идею химики пытались реализовать ещё в семидесятых годах прошлого века, экспериментируя с самыми разными реакциями фотоизомеризации (скажем, превращениями норборнадиен - квадрициклан и антрацен - диантрацен). Опыты показали, что энергию действительно можно сохранять и извлекать, но после нескольких рабочих циклов молекулы теряют свои свойства.

Проблема быстрого ухудшения характеристик накопителей была решена с появлением нового соединения — (фульвален)тетракарбонилдирутения. Эта молекула могла многократно проходить цикл запасания и высвобождения энергии, но на практике также не использовалась, поскольку в её состав входит редкий и дорогой рутений.

Схема работы светочувствительной молекулы (иллюстрация из журнала Nano Letters)
Схема работы светочувствительной молекулы (иллюстрация из журнала Nano Letters)

Свои вычисления учёные МТИ проводили уже не для отдельных молекул, а для гибридных наноструктур, которые образованы производными азобензола, ковалентно связанными с углеродными нанотрубками. Азобензолом, поясним, называют простейшее ароматическое азосоединение (органическое соединение, содержащее группу —N=N—) с двумя изомерами, переход между которыми инициируется ультрафиолетовым и голубым светом. Нанотрубки в данном случае играют роль подложки, которая задаёт упорядоченное и плотное расположение светочувствительных молекул и помогает увеличить ?Н и время жизни фотовозбуждённого состояния.

Выполнив расчёты в рамках теории функционала плотности, учёные отыскали вполне подходящий вариант гибридной наноструктуры, построенной на основе 2,2’,5’-тригидроксидиазобензола. Если сравнить её со свободным азобензолом, то изменение ΔН составит целых 260%, а высота Еа должна увеличиваться на 20%. Фотовозбуждённое состояние такой структуры может просуществовать более года.

По данным авторов, объёмная плотность энергии, достижимая с применением описанных гибридов, приближается к 690 Вт•ч/л. Эта величина сравнима с показателями лучших литий-ионных аккумуляторов.

Перспективный вариант гибридной структуры на основе 2,2’,5’-тригидроксидиазобензола, молекулы которого изомеризуются под действием света, запасая энергию ΔН = 1,55 эВ в пересчёте на один азобензол. Справа внизу указаны параметры ΔН и Еа для обычного свободного азобензола. Белым, серым, синим и красным выделены атомы водорода, углерода, азота и кислорода. (Иллюстрация из журнала Nano Letters.)
Перспективный вариант гибридной структуры на основе 2,2’,5’-тригидроксидиазобензола, молекулы которого изомеризуются под действием света, запасая энергию ΔН = 1,55 эВ в пересчёте на один азобензол. Справа внизу указаны параметры ΔН и Еа для обычного свободного азобензола. Белым, серым, синим и красным выделены атомы водорода, углерода, азота и кислорода. (Иллюстрация из журнала Nano Letters.)

Дмитрий Сафин


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА



ИНТЕРЕСНО:

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'