Problem magazynowania energii od lat pozostaje jednym z największych wyzwań transformacji energetycznej. Tradycyjne panele fotowoltaiczne produkują prąd tylko w ciągu dnia, a jego przechowywanie wymaga użycia kosztownych i stosunkowo ciężkich akumulatorów litowo-jonowych. Nowe rozwiązanie obejmuje zupełnie inne podejście: zamiast magazynować energię elektryczną, można przechowywać ją bezpośrednio w wiązaniach chemicznych.
Czytaj też: Co oni stworzyli?! Ta bateria bije rekordy magazynowania energii
Podstawą funkcjonowania tej technologii jest specjalnie zaprojektowana cząsteczka organiczna – pochodna pirymidonu – inspirowana strukturami występującymi w DNA. Pod wpływem światła słonecznego cząsteczka zmienia swoją strukturę, przechodząc w stan o wyższej energii. W tej naładowanej formie może pozostawać stabilna przez długi czas, nie tracąc zgromadzonej energii.
Mechanizm działania naukowcy porównują do sprężyny. Promieniowanie słoneczne “nakręca” cząsteczkę, powodując jej odkształcenie i napędzając magazynowanie energii. Gdy potrzebne jest ciepło, wystarczy niewielki bodziec, na przykład podniesienie temperatury lub zastosowanie katalizatora. W takich okolicznościach cząsteczka powraca do pierwotnego kształtu, uwalniając zgromadzoną energię w postaci ciepła.
Jednym z najbardziej imponujących parametrów nowego rozwiązania jest jego gęstość energetyczna. Opracowany materiał osiąga wartość przekraczającą 1,6 megadżula na kilogram, co oznacza, iż może magazynować niemal dwukrotnie więcej energii niż typowe akumulatory litowo-jonowe.
Badacze zaprezentowali również praktyczne działanie tej technologii w warunkach laboratoryjnych. W eksperymentach zgromadzona energia była wystarczająca, aby doprowadzić wodę do wrzenia w temperaturze otoczenia, co stanowi ważny krok w kierunku realnych zastosowań. Dokonane postępy są częścią działań w zakresie MOST, czyli molekularnego magazynowania energii słonecznej. Koncepcja ta koncentruje się na bezpośrednim przekształcaniu światła w energię chemiczną zamiast elektrycznej. Dzięki temu możliwe jest uniknięcie strat związanych z wielokrotną konwersją energii.
Czytaj też: Samochód elektryczny jako domowy magazyn energii. To może być żyła złota
Z tego względu nowe podejście mogłoby sprawdzić się między innymi w ogrzewaniu budynków, podgrzewaniu wody użytkowej czy systemach off-grid, gdzie dostęp do infrastruktury energetycznej jest ograniczony. W przyszłości możliwe byłoby także sezonowe magazynowanie energii, chociażby gromadzenie jej latem i wykorzystywanie zimą.
Źródło: UC Santa Barbara, Science
