Сегодня 16 октября 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 🔥
Государство продало «Леста Игры» — новым владельцем «Мира танков» и «Мира кораблей» стало АО «Промышленные сооружения» 27 мин.
Не только OpenAI: китайский ИИ решил математическую задачу, над которой учёные бились более 30 лет 30 мин.
Новый трейлер подтвердил дату выхода апокалиптического вестерна Guns of Eschaton — последней игры легендарного арт-директора Half-Life 2 2 ч.
OpenAI представила GPT-Live-1.1 — голосовой ИИ стал лучше говорить, но хуже соблюдать правила 3 ч.
Control Resonant установила новый рекорд скорости продаж для игр Remedy, опередив Alan Wake 2 4 ч.
ИИ-модель Nvidia Nemotron 3.5 Super VL с пост-обучением превзошла Claude Opus 5 и GPT-6.1 Sol в специализированных задачах 8 ч.
Состоялся релиз стабильной Xiaomi HyperOS 4 для совместимых устройств, но пока без глобальной версии 13 ч.
Вышла FLUX 3 Image Klein с открытыми весами для генерации и редактирования изображений — она быстро работает даже на RTX 4070 13 ч.
Chrome разряжает ноутбук быстрее? Apple обещает до пяти лишних часов работы Mac с Safari 14 ч.
ИИ-агенты взламывали сайты и обманывали — теперь OpenAI и Anthropic будут объясниться с FTC 14 ч.
OpenAI готовится потратить $750 млрд на инфраструктуру, но внезапно меняет главу направления 2 ч.
Googlebook — хорошие ноутбуки с сырой ОС: первые тесты выявили проблемы новой платформы Google 3 ч.
Google заключила 20-летний договор на закупку 702 МВт энергии топливных элементов Bloom в Вайоминге 4 ч.
Microchip представила коммутатор Switchtec PCIe 6.0, SSD-контроллер Flashtec 5016 и обновлённый RAID-адаптер Adaptec SmartRAID 4300 5 ч.
Amazon выпустила носимый ИИ-диктофон Bee Frontier и магнитный модуль Eclipse для смартфона 8 ч.
Новая статья: Сравнительный обзор 32-дюймовых мониторов Samsung Odyssey G80HS и G80SH: 6K IPS против 4K OLED 13 ч.
Sony выпустила позолоченный Walkman за $5900 — и объяснила, что золото тут не для красоты 14 ч.
Google заявила об «умственном» превосходстве роботов с ИИ-моделью Gemini 4 Argon над остальными 14 ч.
Новый аппаратный криптокошелек от Ledger — это Android-телефон без функций телефона 14 ч.
IBM и Siemens вместе научат инженеров проектировать чипы будущего — ангстремные и с наноштабелированием 15 ч.