Suche
Mein Konto
Revolutionair materiaal slaat zonne-energie urenlang na zonsondergang op
TUM-onderzoekers ontwikkelen een nieuw COF-materiaal voor efficiënte opslag van zonne-energie. Ontdek de innovatie!
Revolutionair materiaal slaat zonne-energie urenlang na zonsondergang op
De nieuwste ontwikkelingen op het gebied van energieopslag beloven een toekomstgerichte benadering van het gebruik van hernieuwbare energie. Onderzoekers van de Technische Universiteit München (TUM) hebben het Max Planck Instituut voor Solid State Research en de Universiteit van Stuttgart een nieuw materiaal ontwikkeld dat zowel zonlicht absorbeert als voor langdurige energieopslag zorgt. Dit zeer poreuze, tweedimensionale organische raamwerkmateriaal, een zogenaamd covalent organisch raamwerk (COF), is gebaseerd op naftaleendiimide en zorgt ervoor dat energie ruim 48 uur in een waterig medium kan worden opgeslagen.
Het innovatieve materiaal stabiliseert de ladingen die ontstaan tijdens de absorptie van zonlicht door de oriëntatie van de omringende watermoleculen te beïnvloeden. Dit creëert een energetische barrière die verhindert dat deze ladingen opnieuw combineren. Met een opslagcapaciteit van 38 mAh/g presteert het beter dan veel bestaande optoionische materialen, evenals vergelijkbare raamwerkmaterialen en andere moleculaire halfgeleiders.
Technologische functionaliteiten en voordelen
De combinatie van lichte benutting en langdurige opslag in een metaalvrij materiaal opent nieuwe perspectieven voor energieopslag. Deze ontwikkeling wordt ondersteund door de e-conversion Cluster of Excellence, dat tot doel heeft een grotere efficiëntie te bereiken bij de conversie en opslag van energie. COF's gebaseerd op reticulaire en dynamische covalente chemie bieden een groot potentieel in de ontwikkeling van geavanceerde energie-apparaten. Dit wordt ondersteund door flexibiliteit in ontwerp en instelbare porositeit van de membranen, die nieuwe mogelijkheden op het gebied van energieopslag en -conversie mogelijk maken.
Volgens de Artikel Huidig onderzoek biedt een uitgebreid overzicht van COF-membranen in energiespecifieke toepassingen, waaronder brandstofcellen, oplaadbare batterijen, supercondensatoren en foto-osmotische energieconversie. Onderzoeksactiviteiten richten zich ook op synthesemethoden en innovatieve toepassingen van deze materialen.
Toekomstige uitdagingen en kansen
Een belangrijk probleem op het gebied van energieopslag is de noodzaak om het gebruik van hernieuwbare energie aan te pakken, dat sterk afhankelijk is van het tijdstip van de dag en de weersomstandigheden. Alexander Opitz, hoogleraar elektrochemische energieconversie aan de Technische Universiteit van Wenen, benadrukt het belang van nieuwe technologieën, zoals zuurstofionbatterijen, waarvoor geen kritische elementen zoals lithium of kobalt nodig zijn. Deze batterijen kunnen de afhankelijkheid van geopolitieke grondstoffen verminderen en zijn niet brandbaar en niet giftig.
Door zuurstofionen reversibel tussen elektroden te verplaatsen bij temperaturen van 300 tot 500 °C, bieden zuurstofionbatterijen aanzienlijke voordelen. Deze technologie is bedoeld om stationaire energieopslag te ondersteunen door elektrische energie te verplaatsen van tijden van hoge productie naar tijden van grote vraag. Michael Strugl, CEO van VERBUND, benadrukt de urgentie van voortdurend onderzoek om de transformatie van het energiesysteem te bevorderen.
De opening van het Christian Doppler Laboratory voor onderzoek naar zuurstofionbatterijen is een belangrijke stap. Het wordt gerund door Federaal Ministerie van Economische Zaken, Energie en Toerisme en heeft tot doel de praktische toepassingsmogelijkheden van deze technologie verder te ontwikkelen.