ГЛАВНЫЕ НОВОСТИ

Альтернативные источники энергии

Одной из сложнейших проблем начавшегося столетия станет грядущий спад добычи нефти и газа. Чем будут отапливаться наши потомки, когда закончатся углеводороды?
Какой альтернативный источник энергии первым приходит в голову при обсуждении этих вопросов? Конечно же, солнечный свет. Все мы пользуемся приборами на солнечных батареях. Чаще всего это — карманный микрокалькулятор. Однако существуют и более крупные аппараты, использующие энергию нашего светила. Мы уже писали, что в августе американский беспилотный самолет, работающий на солнечной энергии, достиг рекордной высоты почти в 30 км. Но больше всего солнечные панели, преобразующие свет в электричество, применяются в космической технике.

Применение фотоэлементов открыло бы большие перспективы в расширении доли альтернативных источников энергии. Однако применяемые сейчас фотоэлектрические устройства на основе кремния тяжелы, неудобны и, главное, довольно дороги. На научно-популярном сайте How Stuff Works (Как все это работает) есть описание того, как установить солнечные панели для обеспечения небольшого дома электричеством. Согласно подсчетам автора заметки, система панелей и батарей, способных функционировать в течение 20 лет, обходится в сумму, превышающую 32 тысячи долларов. При этом КПД кремниевых фотоэлементов колеблется между 15 и 20 процентами.

По данным министерства энергетики США, жители этой страны платят 6-7 центов за кВт/ч обычной электроэнергии и 20-30 центов за «солнечный» кВт/ч. При этом 10-15 лет назад стоимость последнего достигала 90 центов.

Неплохую конкуренцию кремниевым фотоэлементам начинают составлять неорганические пленки из кадмия и теллурида. Они имеют достаточную эффективность и низкую стоимость. Однако их использование наталкивается на протесты многочисленных экологических организаций, обеспокоенных тем, что применяемые здесь тяжелые металлы могут представлять угрозу для окружающей среды, как в процессе производства, так и по истечению срока работы.

Хорошей альтернативой могут стать органические пленки, большинство компонентов которых экологически нейтральны. Работа над ними началась в 70-х годах прошлого века. Однако до недавнего времени их КПД едва ли превышал 1,5 процента. К тому же не удавалось найти более или менее стабильные органические вещества для их создания.

Исследователи из Университета Аризоны заняты поиском органических молекул, которые бы превращались из жидкости в фотоэлектрические элементы. Одним из пионеров применения органических фотоэлементов является Нил Армстронг, разработавший в свое время методы использования органических световых диодов. Теперь он ищет материалы для создания дешевых фотоэлементов.

Для этого его исследовательская группа пытается синтезировать молекулы, которые образовывали бы покрытия толщиной в 100 нанометров, что составляет одну тысячную долю толщины человеческого волоса. Молекулы в таких покрытиях должны состыковываться в строгом порядке, чтобы эффективно передавать электрические заряды. В случае успеха можно будет создавать гибкие, легкие и дешевые солнечные панели, раскатываемые, скажем, на крышах домов, как рулоны обоев.

ВМС США также заинтересованы в подобных исследованиях. Недавно Бюро Научных Исследований ВМС выделило более полумиллиона долларов для изучения возможностей создания жидких самоорганизующихся полимерных кристаллов и разработки легких, гибких и противоударных светодиодов и других устройств для американской армии. Добиться прорыва в этой области удалось, создав стабильные органические материалы с оптическими и оптико-электрическими свойствами. В автомобильной промышленности уже давно и широко применяются, например, органические светодиодные экранчики для автомагнитол. А многие модели мобильных телефонов оснащены дисплеями, в которых органические пленки толщиной в 100 нанометров создают изображение, излучая свет.

По мнению специалиста по оптике полимеров из Университета Аризоны Бернарда Киппелена, «мы не видим теоретических ограничений для создания органических пленок с КПД в 20 процентов». Кстати сказать, в августе исследователи из Кембриджского университета и немецкого Института имени Макса Планка сообщили о том, что им удалось создать органическую фотоэлектрическую пленку именно с такой эффективностью. Один из способов повышения КПД подобных пленок состоит в том, чтобы заставить их молекулы создавать вертикальные конструкции вместо горизонтальных. Это может повысить их способность передавать электрические заряды. При этом ученые утверждают, что КПД в 10 процентов является реальным и довольно хорошим показателем, учитывая дешевизну и простоту применения фотоэлектрических органических пленок.

Это направление физико-химических исследований довольно перспективно. И, возможно, недалеко то время, когда крыши и стены зданий, корпуса автомобилей, наши сумки, телефоны, часы и многое другое будет покрыто практически невидимыми пленками, дающими энергию для их работы. Остается надеяться, что на создание органических пленок нефти нашим потомкам хватит.

Поделиться в соц. сетях

Оставить Ответ


Switch to mobile version