Materiał przyszłości. Może przechowywać energię słoneczną miesiącami, a nawet latami

Naukowcy z Uniwersytetu Lancaster zauważyli niezwykłe właściwości krystalicznego materiału, pozwalające mu na wychwytywanie energii słonecznej. Eksperci uważają, że rozwój tej technologii może okazać się przełomem w wytwarzaniu energii oraz w walce ze zmianami klimatu.

Materiał mógłby przechwytywać energię słoneczną w miesiącach letnich i przechowywać ją aż do zimy. Następnie można byłoby ją wykorzystać w systemach grzewczych, które nie są podłączone do sieci lub znajdują się w odległych lokalizacjach. Wśród innych propozycji zastosowania materiału naukowcy wymieniają przyjazne dla środowiska uzupełnienie konwencjonalnego ogrzewania w domach i biurach.

Potencjalnie materiał może być również produkowany jako cienka powłoka i nakładany na powierzchnię budynków lub stosowany na przednie szyby samochodów, gdzie zmagazynowane ciepło mogłoby być wykorzystane do odmrażania szyby.

Materiał oparty jest na „metalowo-organicznej strukturze” (MOF). Składa się ona z sieci jonów metali połączonych cząsteczkami bazującymi na węglu, które tworzą trójwymiarowe struktury. Kluczową właściwością MOF jest to porowatość, co oznacza, że ​​mogą tworzyć materiały kompozytowe, utrzymując w swoich strukturach inne małe cząsteczki.

Naukowcy 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. Był to pierwszy taki eksperyment w historii.

Pory MOF zostały wypełnione cząsteczkami azobenzenu - związku silnie absorbującego światło. Cząsteczki te działają jak fotoprzełączniki, będące rodzajem „molekularnej maszyny”. Może ona zmieniać kształt, gdy zostanie zastosowany zewnętrzny bodziec, taki jak światło lub ciepło.

Podczas testów naukowcy wystawili materiał na działanie światła UV, które powoduje zmianę kształtu cząsteczek azobenzenu 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. Dzięki temu ​​energia potencjalna może być przechowywana przez długi czas w temperaturze pokojowej. Energia jest ponownie uwalniana, gdy zastosuje się zewnętrzne ciepło jako wyzwalacz w celu „zmiany” jej stanu.

Dalsze testy wykazały, że materiał był w stanie magazynować energię przez co najmniej cztery miesiące. To istotna informacja, ponieważ większość materiałów reagujących na światło oddaje energię z powrotem w ciągu kilku godzin lub dni. Długi czas magazynowania energii otwiera możliwości przechowywania międzysezonowego. Naukowcy mają w planach dalsze badania właściwości porowatego materiału.