_ O moleculă de hidrocarbură ca furnizor și soluție de stocare a energiei pentru energia solară

Până în prezent, generarea și stocarea energiei electrice din energia solară a fost dependentă de diverse dispozitive, ducând la pierderi de conversie. Acest lucru s-ar putea schimba în curând, deoarece chimiștii de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) și alte institute de cercetare din Germania, Australia, Regatul Unit, Italia, Suedia și SUA efectuează cercetări asupra unei molecule de hidrocarburi care poate converti fie lumina soarelui. în electricitate sau economisiți energia pentru o lungă perioadă de timp sub formă chimică.

Acest lucru ar putea deschide calea pentru module solare organice complet noi. Fundamentele pentru conversia și stocarea utilizând moleculă au fost acum publicate în revista Nature Chemistry.

Speranțele rămân mari că energia solară va fi un motor major al transformării energiei. Cu toate acestea, deoarece lumina soarelui este o sursă de energie foarte volatilă, trebuie găsită o soluție pentru stocarea eficientă a energiei.

„Până acum, am transferat energie electrică din modulele solare care nu este consumată imediat într-o baterie, unde poate fi folosit după cum și când este necesar”, explică prof. dr. Julien Bachmann, Catedra de chimie a materialelor cu film subțire (CTFM) la FAU. „Prin schimbarea în mod repetat între energia chimică și cea electrică, cel puțin 30% din energia convertită inițială se pierde în timpul acestui proces de stocare a bateriei.”

Împreună cu Michael Bosch, doctorand la catedra CTFM, speră Bachmann pentru a convinge o nouă proprietate dintr-un material cunoscut, făcându-l fie să convertească lumina solară în energie electrică, fie să stocheze energia, în funcție de cerințe. Materialul în cauză este norbornadiena, un izomer de hidrocarbură format din două inele de molecule. Dacă norbornadiena este expusă la lumina ultravioletă, o reorganizare parțială a legăturilor atomice duce la transformarea acesteia în cvadriciclanul structurat similar, dar mai puternic solicitat.

„Procesul de conversie este deja cunoscut, totuși, cercetările s-au concentrat până când acum, la recuperarea energiei stocate sub formă de căldură”, explică Bachmann. „Noua noastră abordare implică controlul procesului pentru a permite ca energia stocată să fie disponibilă și sub formă de electricitate, chiar și după ce au trecut lunile.”

Oamenii de știință încă nu înțeleg pe deplin mecanismele fizico-chimice din spatele tranzițiilor. între izomeri. Cercetători din Australia, Regatul Unit, Italia, Suedia și SUA lucrează împreună cu colegii de la FAU pentru a obține o mai bună înțelegere a procesului prin utilizarea spectroscopiei fotoelectronice.

Bachmann afirmă: „Cu cât știm mai multe despre dinamica transformării foto și electrochimice, cu atât mai bine putem modifica designul moleculei pentru a se potrivi cu funcțiile dorite.”

Scopul cercetărilor viitoare este, de exemplu, nu numai utilizarea excitației ultraviolete, dar și un spectru larg de lumină solară pentru excitarea electronilor. „Există mult potențial”, explică Bachmann. „Densitatea de energie pură a sistemului norbornadienă-cvadriciclan este comparabilă cu o baterie litiu-ion.”

Dacă cercetătorii reușesc să controleze în mod fiabil conversia reversibilă norbornadienă-cvadriciclan, acest lucru nu ar duce numai la o energie solară eficientă. modul care este potrivit și pentru stocarea energiei electrice. Materialul organic pe bază de hidrocarburi ar fi, de asemenea, rentabil de produs, nu ar necesita metale rare și ar fi ușor de eliminat sau reciclat într-un mod ecologic la sfârșitul ciclului său de viață.

(Fluierul)