Nowy materiał może magazynować energię słoneczną przez miesiące lub nawet lata!

Jeśli mamy być lepsi w zasilaniu planety energią odnawialną, musimy znaleźć lepsze sposoby na efektywne przechowywanie tej energii, dopóki nie będzie potrzebna – a naukowcy zidentyfikowali konkretny materiał, który może nam w tym pomóc.

Materiał znany jest jako Metal–organic framework (MOF), w którym cząsteczki węgla tworzą struktury, łącząc jony metali. Co najważniejsze, MOF są porowate, więc mogą tworzyć materiały kompozytowe z innymi małymi cząsteczkami.

To właśnie zrobił zespół, dodając cząsteczki pochłaniającego światło związku azobenzenu. Gotowy materiał kompozytowy był w stanie magazynować energię ze światła ultrafioletowego przez co najmniej cztery miesiące w temperaturze pokojowej przed jej ponownym uwolnieniem – to duża poprawa w porównaniu do dni lub tygodni, z którymi może sobie poradzić większość materiałów reagujących na światło.

“Materiał działa trochę jak materiały zmiennofazowe, które są używane do dostarczania ciepła w podgrzewaczach do rąk” – mówi chemik ds. materiałów, John Griffin z Uniwersytetu Lancaster w Wielkiej Brytanii.

“Jednak chociaż podgrzewacze do rąk wymagają podgrzania, aby je naładować, zaletą tego materiału jest to, że przechwytuje on darmową energię, zaczerpniętą bezpośrednio ze Słońca”.

Azobenzen działa jak czujnik fotoelektryczny – molekularna maszyna reagująca na zewnętrzne bodźce, takie jak światło lub ciepło. W świetle ultrafioletowym cząsteczki zmieniają kształt, pozostając w strukturze porów MOF, skutecznie magazynując energię.

Przyłożenie ciepła do kompozytowego materiału MOF wyzwala szybkie uwolnienie energii, która sama oddaje ciepło, które można następnie wykorzystać do ogrzania innych materiałów lub urządzeń.

Chociaż materiał nadal wymaga trochę pracy, aby stał się komercyjnie opłacalny, może ostatecznie zostać użyty do usuwania lodu z szyb samochodowych, dostarczania dodatkowego ogrzewania do domów i biur lub jako źródło ciepła w miejscach odciętych od sieci ciepłowniczej.

“Nie zawiera również części ruchomych ani elektronicznych, więc nie występują straty związane z magazynowaniem i uwalnianiem energii słonecznej” – mówi Griffin. “Mamy nadzieję, że wraz z dalszym rozwojem będziemy w stanie wytwarzać inne materiały, które magazynują jeszcze więcej energii”.

Podczas gdy wcześniejsze badania dotyczyły również magazynowania energii słonecznej przy pomocy “czujników fotoelektrycznych”, zwykle muszą one być przechowywane w cieczach. Przejście na kompozytowe ciało stałe MOF oznacza, że ​​system jest łatwiejszy do przechowywania i ma również większą stabilność chemiczną.

W tej chwili potrzeba więcej pracy, aby przygotować materiał MOF do powszechnego użytku. Chociaż testy wykazały, że może on utrzymywać energię przez wiele miesięcy, gęstość upakowania energii w materiale jest stosunkowo niska, co jest jednym z obszarów, który naukowcy mają nadzieję poprawić.

Dobrą wiadomością jest to, że istnieje wiele zmiennych, które można modyfikować i dostosowywać, aby spróbować poprawić wyniki – co, miejmy nadzieję, doprowadzi do innego opłacalnego i niezawodnego sposobu magazynowania energii, na którym możemy polegać.

“Nasze podejście oznacza, że ​​istnieje wiele sposobów, aby spróbować zoptymalizować te materiały poprzez zmianę samego ‘czujnika’ lub porowatości struktury” – mówi technik rentgenowski Nathan Halcovitch z Lancaster University.

 

Źródła: David Nield / Science Alert

Study shows promising material can store solar energy for months or years

Zdjęcia: Dr Paolo Falcaro, Dr Dario Buso / CSIRO

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x