ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА И НАПРАВЛЕННЫЙ СИНТЕЗ НОВЫХ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СЕРУ(СЕЛЕН)СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Основной задачей проекта является развитие направления, связанного с использованием эффективных, экологически чистых, нетрадиционных источников энергии, в качестве которых могут выступать направленно синтезированные органические преобразователи солнечной энергии. С этой точки зрения, значительный интерес представляют молекулярные системы, способные аккумулировать солнечную энергию в виде напряжения химических связей и отвечать определенным требованиям:
• солнечный свет должен поглощаться в видимой части солнечного света; 
• энергия напряжения химических связей должна быть не меньше 300 Дж/г; 
• вещество должно быть устойчивым "хранителем" поглощенной энергии и выделять ее только при тепловом инициировании или каталитическом воздействии;
• прямая фотохимическая реакция должна иметь высокий квантовый выход (т. е. в процессе поглощения света должно участвовать как можно большее количество молекул). 
Этим требованиям потенциально способны отвечать недавно синтезированные в ИрИХ СО РАН первые представители органических бис(халькогеноксопропенил)сульфидных систем. Схематическое представление их действия приведено ниже.

1

Полученные соединения и их аналоги потенциально способны аккумулировать солнечную энергию в достаточно широком интервале видимого света (hn1, hn2, hn3, hn4,… hnn). Это отличает их от конвертеров, широко используемых в настоящее время, которые, как правило, работают в узком диапазоне видимого света.

Выполненные в ИрИХ СО РАН теоретические исследования показали, что отдельные представители этих соединений способны аккумулировать солнечную энергию в пределах 150–250 кДж/моль и являются достаточно устойчивыми к спонтанному "выбросу" накопленной энергии (т. е. энергия активации необходимая для выделения ими тепла лежит в пределах 90–310 кДж/моль). С более подробной информацией о механизмах действия этих соединений в качестве конвертеров солнечной энергии можно ознакомиться в опубликованной статье [Шагун В.А., Тимохина Л.В., Панова Г.М., Фролов Ю.Л., ЖОХ, 2003, 73(5), 761-772]. Перспективными эти соединения являются еще и потому, что имеют большую возможность варьирования заместителей, а соответственно и молекулярных свойств. Это дает возможность "мягкого" изменения свойств конвертеров в нужную сторону и способно привести к синтезу преобразователей, с широким диапазоном их использования относительно физических свойств среды применения. 
Интенсивно разрабатываемыми в мире аналогами предложенных соединений, с различными механизмами преобразования солнечной энергии являются: валентная изомеризация нитрон – оксазиридин; геометрическая изомеризация производных индиго; геометрическая изомеризация N-ацилированных аминов и нитрилов с последующей внутримолекулярной перегруппировкой; термически обратимая реакция фотодимеризации производных антрацена и другие. Предлагаемые соединения, по ряду основных показателей, потенциально способны находится на уровне лучших конвертеров. Более перспективными могут оказаться селеновые аналоги предлагаемых соединений.
Разработки находятся в стадии лабораторных и не могут быть в настоящее время запатентованы. Информация об использовании подобных молекулярных систем в качестве преобразователей солнечной энергии отсутствует. 

Для реальных предложений готовой продукции необходимо продолжение начатых исследований. В случае успешного их завершения и получения конкурентоспособных соединений возможно сотрудничество по любому из перечисленных типов: создание СП, АО; продажа лицензий; продажа ноу-хау; продажа патента.

 

Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН
664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1, 
тел. (3952) 51-14-31, факс 51-19-26, 41-93-46
е-mail: shagun@irioch.irk.ru, irk_inst_chem@irioch.irk.ru www.inchemistry.irk.ru
Руководитель проекта – с.н.с., к.х.н. Шагун Владимир Александрович