Un material revolucionario almacena energía solar durante horas después del atardecer

Un material revolucionario almacena energía solar durante horas después del atardecer

Los últimos avances en materia de almacenamiento de energía prometen un enfoque orientado al futuro en el uso de energías renovables. investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM), el Instituto Max Planck de Investigación del Estado Sólido y la Universidad de Stuttgart han desarrollado un material novedoso que absorbe la luz solar y proporciona almacenamiento de energía a largo plazo. Este material estructural orgánico bidimensional, altamente poroso, el llamado marco orgánico covalente (COF), se basa en naftalendiimida y permite almacenar energía en un medio acuoso durante más de 48 horas.

El material innovador estabiliza las cargas creadas durante la absorción de la luz solar influyendo en la orientación de las moléculas de agua circundantes. Esto crea una barrera energética que impide que estas cargas se recombinen. Con una capacidad de almacenamiento de 38 mAh/g, supera a muchos materiales optoiónicos existentes, así como a materiales estructurales comparables y otros semiconductores moleculares.

Funcionalidades y ventajas tecnológicas

La combinación de aprovechamiento de la luz y almacenamiento a largo plazo en un material libre de metales abre nuevas perspectivas para el almacenamiento de energía. Este desarrollo cuenta con el apoyo del Clúster de Excelencia de e-conversión, que tiene como objetivo lograr una mayor eficiencia en la conversión y almacenamiento de energía. Los COF basados ​​en química covalente dinámica y reticular ofrecen un gran potencial en el desarrollo de dispositivos energéticos avanzados. Esto se ve respaldado por la flexibilidad en el diseño y la porosidad ajustable de las membranas, que permiten nuevas posibilidades en el almacenamiento y conversión de energía.

Según el Artículo La investigación actual proporciona una descripción general completa de las membranas de COF en aplicaciones energéticas específicas, incluidas pilas de combustible, baterías recargables, supercondensadores y conversión de energía fotoosmótica. Las actividades de investigación también se centran en métodos de síntesis y aplicaciones innovadoras de estos materiales.

Desafíos y oportunidades futuros

Una cuestión importante en el ámbito del almacenamiento de energía es la necesidad de abordar el uso de energías renovables, que depende en gran medida de la hora del día y las condiciones climáticas. Alexander Opitz, profesor de conversión de energía electroquímica en la Universidad Tecnológica de Viena, destaca la importancia de las nuevas tecnologías, como las baterías de iones de oxígeno, que no requieren elementos críticos como el litio o el cobalto. Estas baterías podrían reducir la dependencia de materias primas geopolíticas y no son inflamables ni tóxicas.

Al mover reversiblemente iones de oxígeno entre electrodos a temperaturas de 300 a 500 °C, las baterías de iones de oxígeno ofrecen ventajas significativas. Esta tecnología está destinada a respaldar el almacenamiento de energía estacionario al trasladar la energía eléctrica de momentos de alta producción a momentos de alta demanda. Michael Strugl, director general de VERBUND, destaca la urgencia de una investigación continua para avanzar en la transformación del sistema energético.

La apertura del laboratorio Christian Doppler para la investigación de baterías de iones de oxígeno representa un paso importante. esta dirigido por Ministerio Federal de Economía, Energía y Turismo y tiene como objetivo desarrollar aún más las capacidades de aplicación práctica de esta tecnología.