Επιστήμονες βρήκαν τον τρόπο να «εμφιαλώσουν τον Ήλιο» σε μια επαναστατική μπαταρία
Η ηλιακή ενέργεια έχει ένα μόνιμο μειονέκτημα: παύει να είναι διαθέσιμη μόλις δύσει ο ήλιος. Η αξιόπιστη αποθήκευσή της για μεταγενέστερη χρήση παραμένει ένα από τα βασικά εμπόδια για την ευρύτερη εξάπλωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα προτείνει τώρα μια διαφορετική προσέγγιση από τις συμβατικές μπαταρίες. Όπως περιγράφεται σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα μικρό οργανικό μόριο που μπορεί να απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία, να «κλειδώνει» αυτή την ενέργεια στη δομή του και να την απελευθερώνει αργότερα με τη μορφή θερμότητας. Η μελέτη παρουσιάζει μια νέα εκδοχή της τεχνολογίας Molecular Solar Thermal (MOST), με τη χρήση μιας ένωσης που ονομάζεται πυριμιδόνη (pyrimidone).
Η βασική ιδέα θυμίζει τη λειτουργία των φωτοχρωμικών γυαλιών, τα οποία σκουραίνουν στο φως του ήλιου και επανέρχονται όταν αλλάζουν οι συνθήκες. Εδώ, όμως, αντί να αλλάζει το χρώμα, το υλικό αλλάζει μορφή ώστε να αποθηκεύει ενέργεια και στη συνέχεια να την αποδίδει, επιτρέποντας επαναλαμβανόμενη χρήση, αναφέρει το SciTech Daily.
Αποθήκευση ηλιακής ενέργειας σε χημική μορφή
Για τον σχεδιασμό του μορίου, οι ερευνητές στράφηκαν στο DNA. Η δομή της πυριμιδόνης μοιάζει με συστατικό του DNA που μπορεί να αλλάζει αναστρέψιμα μορφή όταν εκτίθεται σε υπεριώδη ακτινοβολία. Με βάση αυτή την έμπνευση, η ομάδα δημιούργησε ένα συνθετικό μόριο ικανό να αποθηκεύει και να απελευθερώνει ενέργεια επανειλημμένα, ενώ με τη βοήθεια υπολογιστικής μοντελοποίησης μελέτησε πώς μπορεί να διατηρεί την ενέργεια αυτή παραμένοντας σταθερό για χρόνια.
Σε αντίθεση με τα ηλιακά πάνελ που παράγουν ηλεκτρισμό, το νέο σύστημα αποθηκεύει την ηλιακή ενέργεια σε χημική μορφή.
Το μόριο λειτουργεί σαν συμπιεσμένο ελατήριο: όταν εκτίθεται στο φως, μεταβαίνει σε μια πιο «τεντωμένη», υψηλής ενέργειας κατάσταση. Παραμένει έτσι μέχρι να ενεργοποιηθεί από θερμότητα ή καταλύτη, οπότε επιστρέφει στην αρχική του μορφή και απελευθερώνει την αποθηκευμένη ενέργεια ως θερμότητα.
Διπλάσια απόδοση από τις μπαταρίες λιθίου
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το υλικό εμφανίζει ενεργειακή πυκνότητα που ξεπερνά τα 1,6 megajoule ανά κιλό, επίδοση περίπου διπλάσια από εκείνη μιας τυπικής μπαταρίας ιόντων λιθίου, ενώ υπερβαίνει και παλαιότερα υλικά οπτικής εναλλαγής.
Το κρίσιμο βήμα ήταν να αποδειχθεί ότι αυτή η αποθηκευμένη ενέργεια μπορεί να δώσει ένα απτό αποτέλεσμα. Στη μελέτη, η ομάδα έδειξε ότι η θερμότητα που απελευθερώνει το υλικό είναι αρκετή ώστε να βράσει νερό σε συνθήκες περιβάλλοντος, κάτι που θεωρείται ιδιαίτερα απαιτητικό ενεργειακά και έως τώρα δύσκολο να επιτευχθεί σε αυτό το πεδίο.
Ιδανική για ζεστό νερό
Η δυνατότητα αυτή θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για πρακτικές εφαρμογές, από θέρμανση εκτός δικτύου, όπως σε υπαίθριες δραστηριότητες, μέχρι οικιακή θέρμανση νερού. Επειδή το υλικό είναι διαλυτό στο νερό, θα μπορούσε θεωρητικά να κυκλοφορεί σε ηλιακούς συλλέκτες στις στέγες, να «φορτίζεται» την ημέρα και να αποθηκεύεται σε δεξαμενές για χρήση τη νύχτα.
Η προσέγγιση αυτή προτείνει έτσι ένα σύστημα στο οποίο το ίδιο το υλικό δεν συλλέγει μόνο την ηλιακή ενέργεια, αλλά λειτουργεί ταυτόχρονα και ως μέσο αποθήκευσής της.
