Нарны гэрлийг “хадгалдаг” шинэ үеийн материал

University of California, Santa Barbara-ийн судлаачид нарны энергийг химийн холбоонд хадгалж, хэрэгтэй үедээ дулаан болгон буцаан ялгаруулдаг шинэ төрлийн молекул материал бүтээжээ. Энэхүү технологийг Molecular Solar Thermal (MOST) буюу “молекулт нарны дулааны хадгалалт” гэж нэрлэж байгаа бөгөөд судалгааны үр дүн нь Science сэтгүүлд нийтлэгдсэн байна. Судалгааг Associate Professor Grace Han болон түүний баг удирдсан бөгөөд тэдний зорилго нь уламжлалт том батарей ашиглахгүйгээр нарны энергийг хадгалах шинэ арга боловсруулах байв. Судлаачдын бүтээсэн pyrimidone нэртэй органик молекул нь нарны гэрлийг шингээж, дараа нь шаардлагатай үед дулаан хэлбэрээр ялгаруулах чадвартай ажээ.

Энэхүү материалын ажиллагаа нь фотохромик нарны шилтэй төстэй. Нарны шил гадаа гарахад автоматаар бараантаж, дотор ороход дахин тунгалаг болдогтой адил энэ молекул нарны гэрэлд өртөхдөө хэлбэрээ өөрчилж, энергийг “хадгалсан” өндөр энергит төлөвт шилжинэ. Харин бага хэмжээний дулаан эсвэл катализаторын нөлөөгөөр анхны төлөвтөө буцаж орохдоо хуримтлуулсан энергээ дулаан болгон ялгаруулдаг байна. Судалгааны багийн ахлах зохиогч Han Nguyen энэ процессыг “дахин цэнэглэгддэг нарны батарей” гэж тодорхойлжээ. Хамгийн сонирхолтой нь энэхүү процесс олон дахин давтагдах боломжтой бөгөөд материал нь дахин ашиглагддаг юм.

Судлаачид молекулын дизайнд ДНХ-ээс санаа авсан нь онцгой ач холбогдолтой. Pyrimidone бүтэц нь ДНХ-ийн нэг хэсэгтэй төстэй бөгөөд хэт ягаан туяанд өртөх үед хэлбэрээ өөрчилдөг биологийн механизмыг дуурайлган бүтээжээ. Мөн University of California, Los Angeles-ийн профессор Ken Houk болон түүний баг компьютерийн моделчлол ашиглан уг молекул яагаад удаан хугацаанд энергээ алдалгүй хадгалж чаддагийг тайлбарласан байна. Судлаачдын мэдээлснээр энэхүү материал нь нэг килограмм тутамд 1.6 мегажоуль хүртэл энерги хадгалах чадвартай бөгөөд энэ нь олон уламжлалт литий-ион батарейгаас өндөр үзүүлэлт юм.

Тус багийн хийсэн хамгийн том туршилтын нэг нь хадгалсан нарны энергийг ашиглан энгийн орчинд ус буцалгаж чадсан явдал байлаа. Ус буцалгах нь их хэмжээний энерги шаарддаг процесс учир энэ нь технологийн бодит боломжийг харуулсан чухал алхам гэж үзэж байна. Ирээдүйд энэхүү материалыг гэрийн ус халаах систем, кемпийн дулаан хангамж, сүлжээнээс тусгаарлагдсан бүсийн эрчим хүчний шийдэл зэрэгт ашиглах боломжтой гэж эрдэмтэд үзэж байгаа юм. Судлаачдын төсөөлж буйгаар ирээдүйд энэ төрлийн молекулууд дээврийн нарны коллектороор өдөр нарны энерги цуглуулаад, шөнөдөө хадгалсан дулаанаа автоматаар ялгаруулдаг “нарны дулааны батарей” системийн үндэс болох боломжтой ажээ.