Revolusjonerende materiale lagrer solenergi i timer etter solnedgang

Revolusjonerende materiale lagrer solenergi i timer etter solnedgang

Den siste utviklingen innen energilagring lover en fremtidsrettet tilnærming til bruk av fornybar energi. Forskere av Tekniske universitet i München (TUM), Max Planck Institute for Solid State Research og University of Stuttgart har utviklet et nytt materiale som både absorberer sollys og gir langsiktig energilagring. Dette svært porøse, todimensjonale organiske rammematerialet, et såkalt kovalent organisk rammeverk (COF), er basert på naftalendiimid og gjør at energi kan lagres i et vandig medium i over 48 timer.

Det innovative materialet stabiliserer ladningene som skapes under absorpsjon av sollys ved å påvirke orienteringen til de omkringliggende vannmolekylene. Dette skaper en energisk barriere som hindrer disse ladningene i å rekombinere. Med en lagringskapasitet på 38 mAh/g utkonkurrerer den mange eksisterende optoioniske materialer så vel som sammenlignbare rammematerialer og andre molekylære halvledere.

Teknologiske funksjoner og fordeler

Kombinasjonen av lysutnyttelse og langtidslagring i et metallfritt materiale åpner for nye perspektiver for energilagring. Denne utviklingen støttes av e-conversion Cluster of Excellence, som har som mål å oppnå større effektivitet i konvertering og lagring av energi. COF-er basert på retikulær og dynamisk kovalent kjemi tilbyr et stort potensial i utviklingen av avanserte energienheter. Dette støttes av fleksibilitet i design og justerbar porøsitet på membranene, som muliggjør nye muligheter innen energilagring og -konvertering.

I følge Artikkel Nåværende forskning gir en omfattende oversikt over COF-membraner i energispesifikke applikasjoner, inkludert brenselceller, oppladbare batterier, superkondensatorer og foto-osmotisk energikonvertering. Forskningsaktiviteter fokuserer også på syntesemetoder og innovative anvendelser av disse materialene.

Fremtidige utfordringer og muligheter

Et betydelig problem innen energilagring er behovet for å ta tak i bruken av fornybar energi, som er svært avhengig av tid på døgnet og værforhold. Alexander Opitz, professor i elektrokjemisk energikonvertering ved Wiens teknologiske universitet, understreker viktigheten av nye teknologier, som oksygenionbatterier, som ikke krever kritiske elementer som litium eller kobolt. Disse batteriene kan redusere avhengigheten av geopolitiske råvarer og er ikke-brennbare og ikke-giftige.

Ved å reversibelt flytte oksygenioner mellom elektrodene ved temperaturer på 300 til 500 °C, gir oksygenionbatterier betydelige fordeler. Denne teknologien er ment å støtte stasjonær energilagring ved å skifte elektrisk energi fra tider med høy produksjon til tider med høy etterspørsel. Michael Strugl, administrerende direktør i VERBUND, understreker at det haster med kontinuerlig forskning for å fremme transformasjonen av energisystemet.

Åpningen av Christian Doppler Laboratory for forskning på oksygenionbatterier representerer et viktig skritt. Det drives av Det føderale departementet for økonomiske saker, energi og turisme og har som mål å videreutvikle de praktiske anvendelsesmulighetene til denne teknologien.