Revoluční materiál uchovává sluneční energii hodiny po západu slunce

Revoluční materiál uchovává sluneční energii hodiny po západu slunce

Nejnovější vývoj v oblasti skladování energie slibuje do budoucna orientovaný přístup k využívání obnovitelné energie. Výzkumníci z Technická univerzita v Mnichově (TUM), Institut Maxe Plancka pro výzkum pevných látek a Univerzita ve Stuttgartu vyvinuly nový materiál, který pohlcuje sluneční světlo a poskytuje dlouhodobé skladování energie. Tento vysoce porézní, dvourozměrný organický strukturní materiál, tzv. kovalentní organická struktura (COF), je založen na naftalendiimidu a umožňuje uchování energie ve vodném médiu po dobu více než 48 hodin.

Inovativní materiál stabilizuje náboje vzniklé při absorpci slunečního záření ovlivněním orientace okolních molekul vody. To vytváří energetickou bariéru, která brání těmto nábojům v rekombinaci. S úložnou kapacitou 38 mAh/g překonává mnohé stávající optoiontové materiály i srovnatelné základní materiály a další molekulární polovodiče.

Technologické funkce a výhody

Kombinace využití světla a dlouhodobého skladování v bezkovovém materiálu otevírá nové perspektivy pro skladování energie. Tento vývoj podporuje e-conversion Cluster of Excellence, jehož cílem je dosáhnout vyšší efektivity při přeměně a skladování energie. COF založené na retikulární a dynamické kovalentní chemii nabízejí velký potenciál ve vývoji pokročilých energetických zařízení. To je podpořeno flexibilitou v designu a nastavitelnou pórovitostí membrán, které umožňují nové možnosti skladování a přeměny energie.

Podle Článek Současný výzkum poskytuje komplexní přehled COF membrán v energeticky specifických aplikacích, včetně palivových článků, dobíjecích baterií, superkondenzátorů a fotoosmotické přeměny energie. Výzkumná činnost se zaměřuje také na metody syntézy a inovativní aplikace těchto materiálů.

Budoucí výzvy a příležitosti

Významným problémem v oblasti skladování energie je potřeba řešit využití obnovitelné energie, které je velmi závislé na denní době a povětrnostních podmínkách. Alexander Opitz, profesor elektrochemické přeměny energie na Technologické univerzitě ve Vídni, zdůrazňuje význam nových technologií, jako jsou kyslíko-iontové baterie, které nevyžadují kritické prvky, jako je lithium nebo kobalt. Tyto baterie by mohly snížit závislost na geopolitických surovinách a jsou nehořlavé a netoxické.

Díky reverzibilnímu pohybu kyslíkových iontů mezi elektrodami při teplotách 300 až 500 °C nabízejí kyslíkové iontové baterie významné výhody. Tato technologie je určena k podpoře stacionárního skladování energie přesouváním elektrické energie z dob vysoké produkce do dob vysoké poptávky. Michael Strugl, generální ředitel společnosti VERBUND, zdůrazňuje naléhavost nepřetržitého výzkumu s cílem pokročit v transformaci energetického systému.

Otevření Christian Doppler Laboratory pro výzkum kyslíkových iontových baterií představuje důležitý krok. Je provozován společností Federální ministerstvo hospodářství, energetiky a cestovního ruchu a klade si za cíl dále rozvíjet praktické aplikační schopnosti této technologie.