Stworzono materiał, który może przechowywać energię słoneczną latami

Choć odnawialne źródła energii, jak wskazuje ich nazwa, są praktycznie niewyczerpalne i ogólnodostępne, wiąże się z nimi pewna poważna wada – okresowość występowania. Takie promieniowanie słoneczne dociera na przykład do ziemi tylko w ciągu dnia, i to pod warunkiem braku zachmurzenia. Z tego względu, aby móc nieustannie korzystać z odnawialnych źródeł energii, musielibyśmy efektywnie magazynować energię z nich pozyskiwaną, a to wciąż stanowi ogromny problem. Opracowano jednak materiał, który może sprawić, że ten problem zniknie

Brytyjskie rozwiązanie

Nowy materiał wykorzystuje związek chemiczny należący do tak zwanych związków metaloorganicznych typu MOF (ang. Metal–organic framework) – związków, które tworzą jedno-, dwu- lub trójwymiarowe struktury z udziałem jonów metali i organicznych ligand. Co istotne, takie związki są porowate, dzięki czemu mogą tworzyć materiały kompozytowe z innymi małymi cząsteczkami.

Tę ostatnią właściwość wykorzystali uczeni z Lancaster University. Ci połączyli swój związek MOF z pochłaniającym światło związkiem, jakim jest azobenzen. Powstały w ten sposób materiał kompozytowy jest w stanie przechowywać energię pozyskaną ze światła ultrafioletowego przez co najmniej cztery miesiące, a potencjalnie nawet latami, i to w temperaturze pokojowej.

Struktura azobenzenu (izomer trans). | Źródło: Wikimedia Commons

„Nasz materiał działa nieco niczym materiały zmiennofazowe, które są wykorzystywane do generowania ciepła w ogrzewaczach rąk.”, powiedział jeden z badaczy, John Griffin. „Niemniej, podczas gdy ogrzewacze rąk muszą zostać ponownie ogrzane by przywrócić je do stanu początkowego, ten materiał przechwytuje wolną energię bezpośrednio ze Słońca.”

Nie tylko magazyn energii

Azobenzen działa jak fotoprzełącznik – molekularna maszyna, która odpowiada na wpływ zewnętrznego stymulanta, takiego jak światło czy ciepło. Za sprawą światła ultrafioletowego cząsteczki azobenzenu zmieniają swój kształt, wciąż pozostając wewnątrz porowatej struktury związku metaloorganicznego. W ten sposób magazynują energię.

Ogrzanie kompozytowego materiału z Lancaster University powoduje szybkie uwolnienie zmagazynowanej energii przy jednoczesnej emisji ciepła. To ciepło można by z kolei wykorzystać do ogrzania innych materiałów czy urządzeń. Chociaż materiał trzeba by jeszcze dopracować, aby móc wykorzystywać go komercyjnie, ten ma szasnę znaleźć wiele zastosowań. Z jego pomocą można by na przykład nie tylko przechowywać energię pochodzą ze źródeł odnawialnych, ale również ogrzewać samochodowe szyby, domy czy biura.

Za sprawą swoich właściwości kompozytowy materiał może znaleźć zastosowanie na przykład w samochodach. | Źródło: Pixabay/congerdesign

Największym problemem związanym z materiałem kompozytowym jest w tej chwili gęstość energii, jaką może przechowywać. Właśnie na tym aspekcie jego twórcy zamierzają skupić się w przyszłości.

Źródło: Chemistry of Materials, fot. tyt. Pexels/Bruno Scramgnon