Революционен материал съхранява слънчевата енергия часове след залез слънце

Революционен материал съхранява слънчевата енергия часове след залез слънце

Най-новите разработки в съхранението на енергия обещават ориентиран към бъдещето подход към използването на възобновяема енергия. Изследователи на Технически университет в Мюнхен (TUM), Институтът Макс Планк за изследване на твърдо състояние и Университетът в Щутгарт разработиха нов материал, който едновременно абсорбира слънчевата светлина и осигурява дългосрочно съхранение на енергия. Този силно порест, двуизмерен органичен рамков материал, така наречената ковалентна органична рамка (COF), се основава на нафталендиимид и позволява енергията да се съхранява във водна среда за повече от 48 часа.

Иновативният материал стабилизира зарядите, създадени по време на поглъщането на слънчева светлина, като влияе върху ориентацията на заобикалящите водни молекули. Това създава енергийна бариера, която не позволява тези заряди да се рекомбинират. С капацитет за съхранение от 38 mAh/g той превъзхожда много съществуващи оптойонни материали, както и сравними рамкови материали и други молекулярни полупроводници.

Технологични функции и предимства

Комбинацията от използване на светлина и дълготрайно съхранение в материал без метал отваря нови перспективи за съхранение на енергия. Това развитие е подкрепено от e-conversion Cluster of Excellence, който има за цел да постигне по-голяма ефективност при преобразуването и съхранението на енергия. COF, базирани на ретикуларна и динамична ковалентна химия, предлагат голям потенциал в разработването на модерни енергийни устройства. Това се поддържа от гъвкавост в дизайна и регулируема порьозност на мембраните, които позволяват нови възможности за съхранение и преобразуване на енергия.

Според статия Настоящите изследвания предоставят цялостен преглед на COF мембраните в енергийно специфични приложения, включително горивни клетки, акумулаторни батерии, суперкондензатори и фотоосмотично преобразуване на енергия. Изследователските дейности също се фокусират върху методите за синтез и иновативни приложения на тези материали.

Бъдещи предизвикателства и възможности

Важен проблем в областта на съхранението на енергия е необходимостта да се обърне внимание на използването на възобновяема енергия, която е силно зависима от времето на деня и метеорологичните условия. Александър Опиц, професор по електрохимично преобразуване на енергия във Виенския технологичен университет, подчертава значението на новите технологии, като кислородни йонни батерии, които не изискват критични елементи като литий или кобалт. Тези батерии биха могли да намалят зависимостта от геополитически суровини и са незапалими и нетоксични.

Чрез обратимо преместване на кислородни йони между електродите при температури от 300 до 500 °C, кислородните йонни батерии предлагат значителни предимства. Тази технология е предназначена да поддържа стационарно съхранение на енергия чрез пренасочване на електрическата енергия от времена на високо производство към времена на голямо търсене. Майкъл Страгл, главен изпълнителен директор на VERBUND, подчертава неотложността на непрекъснатите изследвания за напредък в трансформацията на енергийната система.

Откриването на Christian Doppler Laboratory за изследване на кислородни йонни батерии представлява важна стъпка. Управлява се от Федерално министерство на икономиката, енергетиката и туризма и има за цел да доразвие възможностите за практическо приложение на тази технология.