Министерство образования РФ МГЭГ №26. Химические преобразователи солнечной энергии. Выполнил: ученик 11В класса Прушинский Евгений. Томск 2001. Введение. Современная энергетика опирается главным образом на такие источники, в которых запасена солнечная энергия (СЭ). Прежде всего это ископаемые виды топлива, для образования которых требуются миллионы лет. В своей деятельности человечество с постоянно возрастающими темпами растрачивает их поистине гигантский запас. Истощение месторождений нефти, угля и природного газа неизбежно, и, по различным оценкам, время, отпущенное на то, чтобы переключиться на альтернативные источники энергии (солнечную, океаническую, ветровую, вулканическую), составляет 100-150 лет. Большой интерес также представляют поиски химических способов аккумулирования СЭ. Системы, аккумулирующие солнечную энергию, и требования к ним. Диапазон использования солнечного излучения чрезвычайно широк. Энергией Солнца питаются высоко температурные установки, концентрирующие поток лучей с помощью зеркал. В качестве аккумуляторов энергии в них используются как физические теплоносители, так и некоторые неорганические вещества, способные к циклическим реакциям термического разложения- синтеза (оксиды, гидраты, сульфаты, карбонаты). Устройства другого типа преобразуют энергию излучения в электрическую, тепловую или энергию химических реакций посредством фотофизических или фотохимических процессов. Среди фотохимических путей преобразования СЭ наиболее значимыми являются следующие: * Фотокаталитическое разложение воды под действием металлокомплексных соединений; * Создание "солнечных фотоэлектролизёров", основанных на фотоэлектронных переносах или фотогальваническом эффекте; * Фотосинтез - наиболее эффективный биохимический способ преобразования энергии Солнца. Наряду с ними значительный интерес представляют химические системы, способные аккумулировать СЭ в виде энергии напряжения химических связей. Такие системы удовлетворять требованиям , которые относятся как к фотохромному реагенту А и продукту В, так и к параметрам процесса. А-В+?Н. Основные требования сводятся следующему: * Реагент А должен поглощать свет в УФ и видимых частях спектра (400-650 нм), так как более 50% СЕ, достигающей Земли, распределено в области 300-700 нм. Фотоизомер В, наоборот, не должен поглощать в этой области, чтобы избежать фотоинициирования обратной реакции. Во избежание потерь энергии оба компонента должны быть нелюминесцирующими; * Обратная реакция должна иметь значительный тепловой эффект (>300 Дж/г); * Для длительного сохранения запасённой фотопродуктом В энергии активационный барьер термического перехода В>А должен быть достаточно большим - порядка 100 кДж/моль; * Прямая фотохимическая реакция должна характеризоваться высоким квантовым выходом, обратная подвержена каталитическому ускорению или тепловому инициированию; * Прямой и обратный процессы должны характеризоваться высокими степенями превращения и отсутствием побочных продуктов; * Вещества А и В должны достаточно дешёвыми, доступными, нетоксичными, взрывобезопасными и химически устойчивыми по отношению к атмосферной влаге и воздуху. Среди органических систем, удовлетворяющих указанным выше условиям, наиболее важными являются следующие: * Валентная изомеризация нитрон - оксазиридин; * Геометрическая (Е)-(Z) изомеризация производных индиго; * Геометрическая изомеризация N - ацилированных аминов и нитрилов с последующей внутримолекулярной перегруппировкой; * Термически обратимая реакция фотодимеризации производных антрацена. Циклические реакции фотораспада - термической рекомбинации свойственны и некоторым неорганическим системам, например фоторазложению нитрозилхлорида:
    NOCl -NO + 1/2Cl? Основное преимущество органических систем перед неорганическими связано с возможностью широкого варьирования строения молекул с целью улучшения их спектральных характеристик как аккумуляторов и преобразователей СЭ. ............