Revolucionarni materijal pohranjuje sunčevu energiju satima nakon zalaska sunca

Revolucionarni materijal pohranjuje sunčevu energiju satima nakon zalaska sunca

Najnovija dostignuća u pohranjivanju energije obećavaju pristup korištenju obnovljive energije usmjeren prema budućnosti. Istraživači na Tehničko sveučilište u Münchenu (TUM), Institut Max Planck za istraživanje čvrstog stanja i Sveučilište u Stuttgartu razvili su novi materijal koji upija sunčevu svjetlost i osigurava dugoročnu pohranu energije. Ovaj visokoporozni, dvodimenzionalni materijal za organski okvir, takozvani kovalentni organski okvir (COF), temelji se na naftalendiimidu i omogućuje pohranjivanje energije u vodenom mediju preko 48 sati.

Inovativni materijal stabilizira naboje nastale tijekom apsorpcije sunčeve svjetlosti utječući na orijentaciju okolnih molekula vode. To stvara energetsku barijeru koja sprječava rekombiniranje ovih naboja. S kapacitetom pohrane od 38 mAh/g, nadmašuje mnoge postojeće optoionske materijale kao i usporedive materijale okvira i druge molekularne poluvodiče.

Tehnološke funkcionalnosti i prednosti

Kombinacija iskorištenja svjetla i dugotrajnog skladištenja u materijalu bez metala otvara nove perspektive za skladištenje energije. Ovaj razvoj podupire Klaster izvrsnosti e-konverzije, čiji je cilj postizanje veće učinkovitosti u pretvorbi i skladištenju energije. COF-ovi temeljeni na retikularnoj i dinamičkoj kovalentnoj kemiji nude veliki potencijal u razvoju naprednih energetskih uređaja. Tome u prilog ide fleksibilnost u dizajnu i podesiva poroznost membrana, koje omogućuju nove mogućnosti u pohrani i pretvorbi energije.

Prema Članak Trenutna istraživanja pružaju sveobuhvatan pregled COF membrana u specifičnim energetskim primjenama, uključujući gorive ćelije, punjive baterije, superkondenzatore i foto-osmotsku pretvorbu energije. Istraživačke aktivnosti također su usmjerene na metode sinteze i inovativne primjene ovih materijala.

Budući izazovi i prilike

Značajan problem u području skladištenja energije je potreba za rješavanjem korištenja obnovljive energije, koja uvelike ovisi o dobu dana i vremenskim uvjetima. Alexander Opitz, profesor elektrokemijske pretvorbe energije na Tehnološkom sveučilištu u Beču, naglašava važnost novih tehnologija, poput ionskih kisikovih baterija, koje ne zahtijevaju kritične elemente poput litija ili kobalta. Ove baterije mogle bi smanjiti ovisnost o geopolitičkim sirovinama te su nezapaljive i neotrovne.

Reverzibilnim pomicanjem iona kisika između elektroda na temperaturama od 300 do 500 °C, ionske kisikove baterije nude značajne prednosti. Ova je tehnologija namijenjena podršci stacionarnom skladištenju energije pomicanjem električne energije iz razdoblja visoke proizvodnje u doba velike potražnje. Michael Strugl, izvršni direktor VERBUND-a, naglašava hitnost kontinuiranog istraživanja kako bi se unaprijedila transformacija energetskog sustava.

Važan korak predstavlja otvaranje Christian Doppler laboratorija za istraživanje ionskih baterija s kisikom. Vodi ga Federalno ministarstvo gospodarstva, energetike i turizma i ima za cilj daljnji razvoj mogućnosti praktične primjene ove tehnologije.