Obiecujący materiał może magazynować energię słoneczną przez miesiące

Dzięki dalszemu rozwojowi tego rodzaju materiałów można przechwytywać energię słoneczną w miesiącach letnich, przechowywać ją do wykorzystania w zimie, kiedy jest mniej energii słonecznej.

Mogłoby to się okazać nieocenione w zastosowaniach, takich jak systemy grzewcze w systemach poza siecią lub odległych lokalizacjach lub jako przyjazne dla środowiska uzupełnienie konwencjonalnego ogrzewania w domach i biurach. Potencjalnie może być stosowany jako cienka powłoka i nakładany na powierzchnię budynków lub stosowany na szyby przednie samochodów, gdzie zgromadzone ciepło mogłoby zostać wykorzystane do odladzania szyby w mroźne zimowe poranki.

Materiał oparty jest na pewnego rodzaju „metalowo-organicznej strukturze”  tzw. MOF. Taki materiał składa się z sieci jonów metali połączonych cząsteczkami opartymi na węglu, tworząc trójwymiarowe struktury. Kluczową właściwością MOF jest to, że są porowate, co oznacza, że ​​mogą tworzyć materiały kompozytowe, przyjmując w swoich strukturach inne małe cząsteczki.

Zespół badawczy Lancaster postanowił sprawdzić, czy kompozyt MOF, wcześniej przygotowany przez oddzielny zespół badawczy na Uniwersytecie w Kioto w Japonii i znany jako „DMOF1”, może być używany do magazynowania energii - coś, czego wcześniej nawet nie badano.

Pory MOF zostały wypełnione cząsteczkami azobenzenu - związku silnie pochłaniającego światło. Cząsteczki te działają jak fotoprzełączniki, które są rodzajem „molekularnej maszyny”, która może zmieniać kształt, gdy zostanie zastosowany zewnętrzny bodziec, taki jak światło lub ciepło.

W testach naukowcy z Lancaster wystawili materiał na działanie światła UV, które powoduje, że cząsteczki azobenzenu zmieniają kształt w naprężoną konfigurację wewnątrz porów MOF. Ten proces magazynuje energię w podobny sposób, jak energia potencjalna wygiętej sprężyny. Co ważne, wąskie pory MOF zatrzymują cząsteczki azobenzenu w ich naprężonym kształcie, co oznacza, że ​​energia potencjalna może być przechowywana przez długi czas w temperaturze pokojowej.

Energia jest ponownie uwalniana, gdy zewnętrzne ciepło jest stosowane jako wyzwalacz do „zmiany” jej stanu, a to uwolnienie może być bardzo szybkie - trochę jak sprężyna odbijająca się z powrotem. Zapewnia to zastrzyk ciepła, który można wykorzystać do ogrzania innych materiałów.

Kolejne testy wykazały, że materiał był w stanie magazynować energię przez co najmniej 4 miesiące. To ekscytujący aspekt odkrycia, ponieważ wiele materiałów reagujących na światło traci swoje właściwości w ciągu godzin lub kilku dni. W tym przypadku dłuższy czas magazynowania energii otwiera możliwości magazynowania międzysezonowego (lato-zima).

Koncepcję magazynowania energii słonecznej w fotoprzełącznikach badano już wcześniej, ale większość poprzednich przykładów wymagała, aby fotoprzełączniki znajdowały się w cieczy. Ponieważ kompozyt MOF jest materiałem stałym, a nie płynnym, do tego jest stabilny chemicznie, więc znacznie łatwiej jest przekształcić go w powłoki lub oddzielne elementy.

Chociaż wyniki były obiecujące, jeśli chodzi o zdolność tego materiału do magazynowania energii przez długi czas, jego gęstość energii była niewielka. Kolejne kroki to zbadanie innych struktur MOF, a także alternatywnych typów materiałów krystalicznych o większym potencjale magazynowania energii.

 

• CorPower C4 - inteligentna boja wytwarza energię
• Betavolt z małą baterią jądrową BV100
• Pełne naładowanie elektrycznego auta w 6 minut?
• Energia elektryczna wytwarzana z powietrza?
• Jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i filtrowanie ścieków