Energia uwalniana na zawołanie
Za projektem stoi międzynarodowy zespół badawczy z Ulm University i Friedrich Schiller University w Jenie we współpracy z innymi instytutami naukowymi. Zaproponowane rozwiązanie to materiał polimerowy – rozpuszczalny w wodzie kopolimer o wysokiej aktywności redoksowej, który łączy w sobie cechy ogniwa słonecznego i magazynu energii na poziomie molekularnym. Podczas ekspozycji na światło słoneczne molekuły tego polimeru pochłaniają energię i ładują się w sposób przypominający baterię, lecz bez potrzeby stosowania klasycznych elektrod czy metalowych akumulatorów.
Czytaj też: Miniaturowe bąbelki i niebieska energia. W Szwajcarii testują technologię, która wygląda jak z przyszłości
Co ważne, zdolność magazynowania energii jest imponująca, wszak system osiąga efektywność ładowania na poziomie ponad 80% i potrafi utrzymać zgromadzoną energię przez wiele dni, nawet w całkowitej ciemności. To oznacza, iż energia słoneczna z dnia pełnego słońca nadal może być wykorzystana kilka dni później, gdy warunki świetlne są niekorzystne lub zapotrzebowanie energetyczne jest najwyższe.
Ale to nie koniec. Naukowcy pokazali również sposób, w jaki zgromadzona energia może być zamieniona na wodór na żądanie. Wystarczy dodać do roztworu kwas oraz katalizator powstawania wodoru, aby elektrony zmagazynowane w polimerze połączyły się z protonami obecnymi w wodzie i utworzyły czysty wodór: paliwo o wysokiej gęstości energii, którego spalanie nie emituje dwutlenku węgla, a jedynie wodę. Proces ten zachodzi z wydajnością rzędu 72% oraz może być powtarzany wielokrotnie dzięki odwracalności reakcji redoks w polimerze.
Bateria słoneczna nadzieją dla odnawialnych źródeł energii
Niezwykłym elementem całego systemu jest prosty mechanizm resetowania baterii. Aby ponownie naładować materiał światłem słonecznym, wystarczy zmienić pH roztworu, co automatycznie przywraca jego zdolność do pochłaniania energii i kolejnego cyklu magazynowania. W praktyce oznacza to, iż rozwiązanie to działa jak solarna bateria chemiczna. Zasada działania jest prosta: ładujesz ją światłem, trzymasz energię w ciemności, a rozładowujesz jako wodór wtedy, gdy pojawia się taka potrzeba.
Badacze uważają, że takie podejście może znacząco przyspieszyć rozwój technologii zielonego wodoru, który jest kluczowym składnikiem przyszłej gospodarki energetycznej: od produkcji stali po paliwa transportowe o zerowej emisji netto. W porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji wodoru, które często wymagają dużych instalacji i stałego dopływu energii elektrycznej, nowy system oferuje większą elastyczność i mniejsze straty energetyczne. Połączenie chemii polimerowej z fotokatalizą może otworzyć nowe drogi do efektywnego magazynowania i przetwarzania energii słonecznej.
Źródło: Universität Ulm, Nature Communications
