| CA1248907A | 1989-01-17 | |||
| BE848047A | 1977-03-01 | |||
| US4004572A | 1977-01-25 |
DATABASE INSPEC INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS, STEVENAGE, GB; BIRGE R R ET AL: "Possible influence of a low-lying 'covalent' excited state on the absorption spectrum and photoisomerization of 11-cis retinal"
| 1. | Latentspeicher, gekennzeichnet durch eine organi¬ sche Speichersubstanz mit mindestens zwei stabilen stereoiεomeren Konfigurationen, von denen eine er¬ ste Konfiguration photosensitiv ist und durch Pho toiεo eriεation unter Energiefreisetzung in eine zweite Konfiguration umsetzbar ist, während die zweite Konfiguration durch Kontakt mit einem son¬ nenstrahlenabsorbierenden εtereoselektiven Regene¬ rationsmittel unter Energieaufnahme in die erεte Konfiguration zurückführbar ist. |
| 2. | Latentspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Stereoisomeren aus einem cisRe tinal, vorzugsweise aus llcisRetinal, einerseitε und aus alltransRetinal andererseits bestehen. |
| 3. | Latentspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Regenerationsmittel aus einem stereoselektiven Pigment, vorzugεweiεe aus Melanin oder einem in das Pigment eingebetteten stereose¬ lektiven Katalysator besteht. |
| 4. | Latentεpeicher nach einem der Anprüche 1 biε 3, dadurch gekennzeichnet, daß die photoεensitive ste¬ reoisomere Konfiguration der Speichersubstanz gegen Lichtzutritt abschirmbar. |
| 5. | Latentspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photosenεitive ste¬ reoisomere Konfiguration zur Auslösung der stereo¬ isomeren Umwandlung mit Sonnenstrahlung beaufschlag¬ bar ist. |
| 6. | Latentspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stereoisomere Spei¬ chersubstanz (24) und das Regenerationsmittel (30) auf je einem Träger (20,18) angeordnet sind, wobei die Träger unter Herstellung eines Berührungskon¬ takts zwischen Speichersubεtanz (24) und Regene¬ rationsmittel (30) gegeneinander verschiebbar sind, wobei das photosensitive Regenerationsmittel (30) dauernd oder zeitweilig mit Sonnenstrahlen (40) beaufschlagbar ist und wobei die Speichersubstanz (24) während der Kontaktphasen gegen Sonnenlicht (40) abgeschirmt ist und außerhalb der Kontaktpha εen zumindest zeitweilig mit Sonnenlicht (40) be¬ aufschlagt ist. |
| 7. | Latentspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der die Speichersubεtanz (24) aufneh¬ mende Träger (20) eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf weiεt. |
| 8. | Latentspeicher nach Anεpruch 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der die Speichersubstanz aufneh¬ mende Träger (20) oder ein mit diesem während der Kontaktphase in Wärmekontakt bringbarer Wärmeleit¬ körper (36) als flüssigkeits und/oder gaεdurch strömter Wärmeaustauscher ausgebildet ist. |
| 9. | Latentspeicher nach Anεpruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Wärmeaustauscher (36) gegenüber dem Reaktionsmittelträger (18) ausgefluchtet ist. |
| 10. | Latentspeicher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerationsmit¬ telträger (18) als Platte mit einer Mehrzahl von einen Winkelabstand voneinander aufweisenden Durch¬ brüchen (26) zur Aufnahme von Regenerationεmittel εcheiben (30) εowie im Bereich zwiεchen den Durch¬ brüchen angeordneten, zu einer Speicherεubεtanz εchicht hin offenen Fenstern (28) aufweist, daß der Speichersubεtanzträger (20) gegenüber der Platte (18) schrittweise verdrehbar iεt und daß in vor¬ gegebenen Schrittpauεen der Berührungεkontakt zwi¬ schen der Speichersubstanz (24) und den Reaktionε mittelscheiben (30) herstellbar ist. |
| 11. | Latentspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationsmit telscheiben (30) alε vorzugεweiεe durch eine Git terεtruktur stabilisierte Preßscheiben ausgebildet sind, die auf ihrer Außenseite mit Sonnenstrahlen beaufschlagbar und an ihrer Innenεeite gegen die Speichersubstanz (24) andrückbar sind. |
| 12. | Latentspeicher nach einem der Anεprüche 1 biε 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Speicherεub εtanz (24) aufnehmende Träger alε Zylinder, Kegel oder vorzugsweise pyramidenstumpfförmiges Prisma ausgebildet ist, an desεen Außen oder Umfangεfla¬ che die Speichersubstanz (24) angeordnet ist, und daß der RegenerationsmittelTräger als den Speicher εubεtanzträger außen übergreifender Hohlträger aus¬ gebildet ist. |
| 13. | Latentspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Hohlträger relativ zu dem Spei¬ chersubstanztrager axial verschiebbar, vorzugεweise jalouεienartig heb und senkbar ist. |
| 14. | Latentspeicher nach einem der Anεprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichersubtanz und/oder das Regenerationsmittel im Kontakbereich eine oberflächenvergrößernde, vorzugsweise aufge¬ rauhte Oberflächenstruktur aufweist. |
| 15. | Latentspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die photosensitive Kon¬ figuration der Speichersubεtanz (24) zu Lager und Transportzwecken an ein stereospezifisches Bindungs¬ substrat gebunden ist. |
| 16. | Latentεpeicher nach Anεpruch 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das stereospezifiεche Bindungssub¬ strat aus Opsin beεteht, das in Verbindung mit ll cisRetinal Rhodopεin als photosenεitive Konfigura¬ tion der Speicherεubstanz bildet. |
| 17. | Latentspeicher nach Anspruch 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das stereospezifische Bindungssub¬ strat aus einem zellulären Bindungsprotein (CRALBP) besteht, das mit llcisRetinal eine lichtabschir¬ mende Verbindung CRALBP*llcisRetinal bildet. |
| 18. | Latentspeicher nach einem der Anεprüche 3 biε 17, dadurch gekennzeichnet, daß das alltransRetinal enzymatisch in alltransRetinol umsetzbar und zur Regeneration unter selektiver cisIsomerisierung in die photosensitive llcisKonfiguration zurückführ¬ bar ist. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Latentspeicher zur Spei¬ cherung von Strahlungsenergie der Sonne.
Bei Latentwärmespeichern ist es an sich bekannt, Phasen¬ umwandlungsenergie, wie beispielsweise die Schmelzwärme oder die Verdampfungswärme, durch Wärmeeinwirkung bei annähernd konstanter Temperatur zu speichern und bei Bedarf aus dem Speicher in Form von Wärme zu entziehen. Andere Energieformen, wie elektromagnetische Energie, werden hierbei zunächst in Wärmeenergie umgewandelt und in dieser Form gespeichert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Latent¬ speicher im Sinne eines "Sonnenstrahlenspeichers" zu entwickeln, in welchem die ankommenden sichtbaren oder ultravioletten Sonnenstrahlen unmittelbar und nicht über den Umweg der Wärme latent gespeichert werden kön¬ nen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, daß sichtbare oder ultraviolette Sonnenstrahlen zur Photoisomerisation organischer Moleküle und damit zur Energiespeicherung und zur Auslösung einer Energiefrei-
setzung herangezogen werden kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine organische Speichersubstanz zu verwenden, die mindestens zwei sta¬ bile stereoiso ere Konfigurationen aufweist, von denen eine erste Konfiguration photosensitiv ist und durch Photoisomerisation unter Energiefreisetzung in die zwei¬ te Konfiguration umsetzbar ist, während die zweite Kon¬ figuration durch Kontakt mit einem stereoselektiven, vorzugsweise Sonnenstrahlen-absorbierenden Regenerationε- mittel unter Energieaufnahme in die erste Konfiguration zurückführbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung be¬ stehen die Stereoiεomeren der Speichersubstanz aus ei¬ nem cis-Retinal, vorzugsweise aus 11-cis-Retinal einer¬ seits und aus all-trans-Retinal andererseits (Retinal = Vitamin A 1 - Aldehyd) . Als Regenerationsmittel wird zweckmäßig ein in Regenerationsrichtung stereoselekti- ves Pigment, vorzugsweise Melanin oder ein im Pigment vorhandener Katalysator verwendet. Die photosensitive stereoisomere Konfiguration der Speichersubstanz ist dabei zweckmäßig gegen Lichtzutritt abschirmbar und zur Auslösung der stereoisomeren Umwandlung mit Sonnenlicht beaufschlagbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die stereoisomere Speichersubstanz einerseits und das Regenerations ittel andererseits auf je einem Trä¬ ger angeordnet, wobei die Träger unter Herstellung ei¬ nes Berührungskontakts zwischen Speichersubstanz und
Regenerationsmittel gegeneinander verschiebbar sind und das photosensitive Regenerationsmittel dauernd oder zeitweilig mit Sonnenstrahlung beaufschlagt ist, und wobei die Speichersubstanz während der Kontaktphasen gegen die Sonnenstrahlung abgeschirmt ist und außerhalb der Kontaktphasen zumindest zeitweilig zur Auslösung der Energiefreisetzung mit Sonnenstrahlung beaufschlagt ist.
Vorteilhafterweise weist der Speichersubstanz-Träger eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Um die freigesetzte Energie aufnehmen zu können, kann der Speichersubstanz- träger als solcher oder ein mit diesem während der Kon¬ taktphasen in Wärmekontakt bringbarer Wärmeleitkörper als flüssigkeits- und/oder gasdurchströmter Wärmeaustau¬ scher ausgebildet sein. Letzterer kann mechanisch mit dem Regenerationεmittelträger gekoppelt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Regenerationsmittelträger mindestens einen Ring mit einer Vielzahl von bezüglich einer Zen¬ tralachse in Umfangsrichtung einen gleichen Abstand voneinander aufweisenden Regenerationsmittelscheiben aufweist, und daß im Bereich zwischen den Regenerations¬ mittelscheiben zur Sonne hin ausrichtbare und zur Spei¬ chersubstanz hin offene Fenster angeordnet sind, wobei der Speichersubstanzträger gegenüber dem Ring schritt¬ weise um die Zentralachεe verdrehbar und in vorgegebe¬ nen Schrittpausen der Berührungskontakt zwischen der Speichersubstanz und dem Regenerationsmittel herstell-
bar ist. Die Regenerations ittelscheiben können dabei als vorzugsweise durch eine Gitterstruktur stabilisier¬ te Scheiben aus vorzugsweise mit einem Bindemittel ver- preßtem pulverför igem Regenerationsmittel ausgebildet sein, die auf ihrer Außenseite mit Sonnenlicht beauf¬ schlagbar und an ihrer Innenseite gegen die Speicher¬ substanz andrückbar sind.
Der die Speichersubstanz aufnehmende Träger kann auch als Zylinder, Kegel oder Prisma ausgebildet sein, an dessen Außen- oder Umgangsflache die Speichersubstanz angeordnet ist, während der das Regenerationsmittel aufweisende Träger als den Speichersubstanztrager außen übergreifender Hohlkörper ausgebildet sein kann. Zur Auslösung der Kontaktphase und der Belichtungsphase kann der Regenerationsmittel-Träger relativ zu dem Spei¬ chersubstanztrager axial verschoben, vorzugsweise jalou- sienartig angehoben und abgesenkt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die photosenεitive Konfiguration der Speichersubstanz zu Transport- und Lagerzwecken an ein stereospezifisches Bindungssubstrat gebunden ist. Das stereospezi ische Bindungssubstrat kann dabei aus Opsin bestehen, das in Verbindung mit ll-cis-Retinal Rhodop- sin als photosensitive Konfiguration der Speichersub¬ stanz bildet. Alternativ dazu kann das stereospezifi- sche Bindungssubstrat aus einem Bindeprotein bestehen, das mit ll-cis-Retinal die lichtunempfindliche Verbin¬ dung CRALBP- ll-cis-Retinal bildet (CRALBP = Cellular-
Retinaldehyde-Binding-Protein) .
Weiter kann das all-trans-Retinal enzy atisch in all- trans-Retinol umgesetzt und unter Verwendung eines zel¬ lulären Retinol-Bindungsproteins (CRBP) zur Regenera¬ tion durch Berührung mit dem Melanin-Pigment unter cis- Iso erisierung bei Lichtabschluß in die photosensitive 11-cis-Konfiguration zurückgeführt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Versuchsapparatur in senkrecht geschnittener Darstellung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Regenerationsmittelträ- ger der Versuchsapparatur nach Fig. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Versuchsapparatur soll zum Nachweis von Wärmeübertragungseffekten durch einen mit Sonnenstrahlen beaufschlagten Latentspeicher dienen und ist in ihrem Aufbau noch nicht optimiert. Die Abmessungen der Versuchsapparatur sind in der Zeichnung der Anschaulichkeit halber nicht maßstäblich dargestellt.
Die Versuchsapparatur besteht im wesentlichen aus einer ersten, gehäusefesten Tragstruktur 16 und einer paral¬ lel zur Zentralachse 10 des Gehäuses 11 in Richtung des
Doppelpfeils 12 heb- und senkbaren zweiten Tragstruktur 14, die zusätzlich um die Zentralachse 10 in Richtung des Pfeils 13 schrittweise gegenüber der gehäusefesten Tragscheibe 18 drehbar ist. Die zweite Tragstruktur 14 weist in ihrem oberen Bereich 15 einen Kupferring 20 mit einer ringförmigen Vertiefung 22 zur Aufnahme einer stereoisomeren Speichersubstanz 24, vorzugsweise Reti- nal in 11-cis und all-trans Konfiguration, auf, während die kreisförmige Tragscheibe 18 mit im Winkelabstand voneinander angeordneten kreisrunden Durchbrüchen 26 sowie langgestreckten Fensteraussparungen 28 versehen ist. Die Durchbrüche 26 sind mit Preßscheiben 30 be¬ stückt, die aus pulverförmigem Regenerationsittel, vor¬ zugsweise einem Melanin-Pigment bestehen. Die Trag¬ scheibe 18 ist drehfest in einem gehäusefesten Kunst¬ stoffring 34 angeordnet, der über Verbindungsbolzen 33 mit der Tragstruktur 16 verbunden ist. Innerhalb des Kunststoffrings 34 befindet sich ein als Kupferring ausgebildeter Wärmeaustauscher 36, dessen Hohlraum 38 mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmittel beaufschlagbar ist.
Beim Betrieb wird die Versuchsapparatur in Richtung der Pfeile 40 mit Sonnenstrahlung beaufschlagt. Dabei ge¬ langt Sonnenstrahlung sowohl zu den Regenerationεmittel- Scheiben 30 als auch, durch die Fensteröffnungen 28 hindurch, zur Speichersubstanz 24. Durch die Lichtei- nstrahlung über die Fenster 28 wird in der Speicherεub- εtanz durch Photoiso eriεierung Energie freigesetzt und in Form von Wärme an den Kupferkörper 20 abgegeben.
Beim Weiterdrehen der Tragεtruktur 14 gelangt der zuvor durch Energiefreisetzung verbrauchte Speichersubstanz¬ bereich in den Bereich der benachbarten Regenerations¬ mittelscheiben 30 und wird dort durch Anheben der Trag¬ struktur 14 und Berührungskontakt mit dem durch Sonnen¬ einstrahlung aktivierten Regenerationsmittel regene¬ riert. Der Bewegungsablauf wird zweckmäßig εo einge¬ stellt, daß der Regenerationsvorgang in der Speicher¬ substanz beim Auftreffen von Sonnenlicht durch das fol¬ gende Fenster 28 weitgehend abgeschlossen ist.
Beim Heben der Tragstruktur 14 in Richtung des Pfeils 12 tritt außerdem ein Wärmekontakt zwischen dem Kupfer¬ ring 20 und dem Wärmetauscherring 36 auf, über den die aus der Speichersubεtanz 24 freigesetzte Wärme in das Kühlmittel 38 übertragen wird. Aus der Aufheizung deε Kühlmittels 38 lassen sich Rückschlüsse hinsichtlich des ablaufenden Speicherprozesses ziehen.
Zuεam enfasεend ist folgendes festzustellen: Die Erfin¬ dung bezieht sich auf einen Latentspeicher mit einem photosensitiven Speichermedium und einem Regenerations¬ mittel. Zu dieεem Zweck wird eine organische Speicher¬ substanz mit mindestens zwei stabilen εtereoiεomeren Konfigurationen verwendet, von denen eine erste Konfi¬ guration photoεenεitiv ist und durch Photoiεomerisation unter Energiefreisetzung in die zweite Konfiguration umsetzbar ist, während die zweite Konfiguration durch Kontakt mit einem Sonnenstrahlen abεorbierenden stereo¬ selektiven Regenerationsmittel unter Energieaufnahme in
die erste Konfiguration zurückführbar ist.