A forradalmi anyag napnyugta után órákig tárolja a napenergiát

A forradalmi anyag napnyugta után órákig tárolja a napenergiát

Az energiatárolás legújabb fejlesztései a megújuló energia felhasználásának jövőorientált megközelítését ígérik. A kutatók a Müncheni Műszaki Egyetem (TUM), a Max Planck Institute for Solid State Research és a Stuttgarti Egyetem olyan újszerű anyagot fejlesztettek ki, amely elnyeli a napfényt és hosszú távú energiatárolást biztosít. Ez a rendkívül porózus, kétdimenziós szerves vázanyag, az úgynevezett kovalens szerves váz (COF), naftalin-diimid alapú, és lehetővé teszi az energia vizes közegben való tárolását több mint 48 órán keresztül.

Az innovatív anyag a környező vízmolekulák orientációjának befolyásolásával stabilizálja a napfény elnyelése során keletkező töltéseket. Ez egy energetikai gátat hoz létre, amely megakadályozza, hogy ezek a töltések újraegyesüljenek. 38 mAh/g tárolókapacitásával felülmúlja sok létező optoionos anyagot, valamint a hasonló keretanyagokat és más molekuláris félvezetőket.

Technológiai funkciók és előnyök

A fényhasznosítás és a hosszú távú tárolás kombinációja fémmentes anyagban új távlatokat nyit az energiatárolásban. Ezt a fejlesztést támogatja az e-conversion Cluster of Excellence, amelynek célja az energia átalakítása és tárolása nagyobb hatékonyságának elérése. A retikuláris és dinamikus kovalens kémián alapuló COF-ok nagy lehetőségeket kínálnak a fejlett energetikai eszközök fejlesztésében. Ezt támogatja a rugalmas kialakítás és a membránok állítható porozitása, amelyek új lehetőségeket tesznek lehetővé az energiatárolásban és -átalakításban.

szerint a Cikk A jelenlegi kutatás átfogó áttekintést nyújt a COF membránokról az energiaspecifikus alkalmazásokban, beleértve az üzemanyagcellákat, újratölthető akkumulátorokat, szuperkondenzátorokat és a fotoozmotikus energiaátalakítást. A kutatási tevékenységek ezenkívül a szintézis módszereire és ezen anyagok innovatív alkalmazásaira is összpontosítanak.

A jövő kihívásai és lehetőségei

Az energiatárolás területén jelentős kérdés, hogy foglalkozni kell a megújuló energia felhasználásával, amely nagymértékben függ a napszaktól és az időjárási viszonyoktól. Alexander Opitz, a Bécsi Műszaki Egyetem elektrokémiai energiaátalakítás professzora az új technológiák, például az oxigénion akkumulátorok fontosságát hangsúlyozza, amelyekhez nincs szükség olyan kritikus elemekre, mint a lítium vagy a kobalt. Ezek az akkumulátorok csökkenthetik a geopolitikai nyersanyagoktól való függőséget, és nem gyúlékonyak és nem mérgezőek.

Az oxigénionok reverzibilisen mozgatásával az elektródák között 300-500 °C hőmérsékleten az oxigénion akkumulátorok jelentős előnyöket kínálnak. Ennek a technológiának az a célja, hogy támogassa a helyhez kötött energiatárolást azáltal, hogy az elektromos energiát a magas termelési időszakokról a nagy igények időszakára helyezi át. Michael Strugl, a VERBUND vezérigazgatója hangsúlyozza a folyamatos kutatás sürgősségét az energiarendszer átalakítása érdekében.

A Christian Doppler Laboratórium megnyitása az oxigénion akkumulátorok kutatására fontos lépést jelent. Az üzemelteti Szövetségi Gazdasági, Energiaügyi és Idegenforgalmi Minisztérium és célja e technológia gyakorlati alkalmazási képességeinek továbbfejlesztése.