Фотохимическое преобразование энергии и ее накопление.

Все попытки использования солнечной энергии сводились либо к ее прямому преобразованию в электрическую, либо к накоплению с целью последующего высвобождения. Чтобы фотохимическое преобразование энергии могло иметь практическую ценность, необходимо либо использовать дешевые и легкодоступные материалы, либо разработать замкнутую технологию с регенерацией веществ - переносчиков энергии. В качестве одного из способов накопления энергии предлагалось использовать реакцию фотоизомеризации органических молекул с переходом их из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетическое. Большинство методов преобразования солнечной энергии основано на использовании окислительно-восстановительных систем, чаще всего таких, в которых протекают фотоэлектрохимические процессы. В фотогальванических элементах применяют облучение электролитов, а в фотоэлектрических системах с запирающим слоем - облучение электродов. Еще одним примером использования солнечной энергии является фотоэлектролиз.

Синтез органических соединений. С помощью фотохимии можно осуществлять промышленный синтез веществ, которые сложно или просто невозможно получить с помощью обычных «тепловых» химических реакций. Что касается тонкого химического синтеза, то использование света совсем немного удорожает производство, при этом не существует никаких особых ограничений на применение фотохимических процессов. В качестве продуктов тонкого органического синтеза можно привести витамин D3 (добавляемый в пищу животным), простагландины (гормоны, применяющиеся в химиотерапии), оксиды розового масла (используемые в парфюмерии). Крупнотоннажное химическое производство предъявляет повышенные требования к

эффективности фотохимических процессов, поскольку энергетические расходы здесь могут составлять значительную часть его полной стоимости. Наиболее эффективными являются при этом цепные фотохимические реакции. Фотохимическая технология применяется в крупнотоннажном производстве g-гексахлорциклогексана (гаммексана, или линдана, ценного инсектицида), алкансульфонатов (поверхностно-активных добавок и эмульгаторов), капролактама (одного из предшественников найлона).

Импульсный фотолиз (флеш-фотолиз). Импульсный фотолиз оказался исключительно плодотворным методом исследования фотохимических процессов. За его разработку в 1950 английские физикохимики Р.Норриш и Дж.Портер получили позднее (совместно с М.Эйгеном) Нобелевскую премию (1967). Метод основан на облучении фотохимической системы мощным коротким импульсом света с последующим анализом состава реакционной смеси в течение короткого временного интервала. Во многих случаях для идентификации исходных, промежуточных и конечных продуктов используются спектроскопические методы. При большой интенсивности света удается получать промежуточные продукты в высоких концентрациях и сохранять достаточно длительное время высокоактивные соединения с целью их исследования. Вначале в качестве импульсных источников света использовали фотовспышки и исследовали процессы, протекавшие за время порядка 10-3-10-6 с. Это позволило идентифицировать промежуточные продукты - атомы, свободные радикалы и вещества в возбужденном состоянии, - существование которых ранее только предполагалось. Новым стимулом к развитию данного метода стало создание импульсных лазеров. У исследователей появился сверхмощный источник импульсного излучения с фиксированной длиной волны. Сейчас удается исследовать процессы, протекающие за время порядка фемтосекунд (10-15 с), и изучать не только промежуточные продукты фотохимических реакций, по и начальные их стадии, например, проследить за диссоциацией молекулы или за инициацией в хлоропласте процесса фотосинтеза.