Revolučný materiál uchováva slnečnú energiu hodiny po západe slnka

Revolučný materiál uchováva slnečnú energiu hodiny po západe slnka

Najnovší vývoj v oblasti skladovania energie sľubuje prístup k využívaniu obnoviteľnej energie orientovaný na budúcnosť. Výskumníci z Technická univerzita v Mníchove (TUM), Inštitút Maxa Plancka pre výskum pevných látok a Univerzita v Stuttgarte vyvinuli nový materiál, ktorý absorbuje slnečné svetlo a zároveň poskytuje dlhodobé skladovanie energie. Tento vysoko porézny, dvojrozmerný organický kostrový materiál, takzvaná kovalentná organická kostra (COF), je založený na naftaléndiimide a umožňuje uchovávanie energie vo vodnom médiu na viac ako 48 hodín.

Inovatívny materiál stabilizuje náboje vznikajúce pri absorpcii slnečného žiarenia ovplyvňovaním orientácie okolitých molekúl vody. To vytvára energetickú bariéru, ktorá zabraňuje rekombinácii týchto nábojov. S úložnou kapacitou 38 mAh/g prekonáva mnohé existujúce optoiónové materiály, ako aj porovnateľné kostrové materiály a iné molekulárne polovodiče.

Technologické funkcie a výhody

Kombinácia využitia svetla a dlhodobého skladovania v bezkovovom materiáli otvára nové perspektívy skladovania energie. Tento vývoj podporuje e-conversion Cluster of Excellence, ktorého cieľom je dosiahnuť vyššiu efektivitu pri premene a skladovaní energie. COF založené na retikulárnej a dynamickej kovalentnej chémii ponúkajú veľký potenciál vo vývoji pokročilých energetických zariadení. Podporuje to flexibilita v dizajne a nastaviteľná pórovitosť membrán, ktoré umožňujú nové možnosti v skladovaní a premene energie.

Podľa Článok Súčasný výskum poskytuje komplexný prehľad COF membrán v energeticky špecifických aplikáciách, vrátane palivových článkov, dobíjacích batérií, superkondenzátorov a fotoosmotickej premeny energie. Výskumné aktivity sa zameriavajú aj na metódy syntézy a inovatívne aplikácie týchto materiálov.

Budúce výzvy a príležitosti

Významnou otázkou v oblasti skladovania energie je potreba riešiť využívanie obnoviteľnej energie, ktorá je veľmi závislá od dennej doby a poveternostných podmienok. Alexander Opitz, profesor elektrochemickej premeny energie na Viedenskej technickej univerzite, zdôrazňuje dôležitosť nových technológií, ako sú kyslíkovo-iónové batérie, ktoré nevyžadujú kritické prvky, ako je lítium alebo kobalt. Tieto batérie by mohli znížiť závislosť od geopolitických surovín a sú nehorľavé a netoxické.

Vďaka reverzibilnému pohybu kyslíkových iónov medzi elektródami pri teplotách 300 až 500 °C ponúkajú kyslíkové iónové batérie významné výhody. Táto technológia je určená na podporu stacionárneho skladovania energie presunom elektrickej energie z obdobia vysokej produkcie do obdobia vysokého dopytu. Michael Strugl, generálny riaditeľ spoločnosti VERBUND, zdôrazňuje naliehavosť nepretržitého výskumu s cieľom pokročiť v transformácii energetického systému.

Otvorenie Christian Doppler Laboratory pre výskum kyslíkových iónových batérií predstavuje dôležitý krok. Je prevádzkovaný Federálne ministerstvo hospodárstva, energetiky a cestovného ruchu a zameriava sa na ďalší rozvoj praktických aplikačných schopností tejto technológie.