Revolutionerande material lagrar solenergi i timmar efter solnedgången

Revolutionerande material lagrar solenergi i timmar efter solnedgången

Den senaste utvecklingen inom energilagring lovar ett framtidsorienterat synsätt på användningen av förnybar energi. Forskare från Münchens tekniska universitet (TUM), Max Planck Institute for Solid State Research och University of Stuttgart har utvecklat ett nytt material som både absorberar solljus och ger långtidslagring av energi. Detta mycket porösa, tvådimensionella organiska rammaterial, ett så kallat kovalent organiskt ramverk (COF), är baserat på naftalendiimid och tillåter energi att lagras i ett vattenhaltigt medium i över 48 timmar.

Det innovativa materialet stabiliserar laddningarna som skapas under solljusabsorption genom att påverka orienteringen av de omgivande vattenmolekylerna. Detta skapar en energisk barriär som hindrar dessa laddningar från att rekombineras. Med en lagringskapacitet på 38 mAh/g överträffar den många befintliga optojoniska material såväl som jämförbara rammaterial och andra molekylära halvledare.

Tekniska funktioner och fördelar

Kombinationen av ljusutnyttjande och långtidslagring i ett metallfritt material öppnar nya perspektiv för energilagring. Denna utveckling stöds av e-conversion Cluster of Excellence, som syftar till att uppnå större effektivitet vid omvandling och lagring av energi. COFs baserade på retikulär och dynamisk kovalent kemi erbjuder stor potential i utvecklingen av avancerade energiapparater. Detta stöds av flexibilitet i design och justerbar porositet hos membranen, vilket möjliggör nya möjligheter inom energilagring och omvandling.

Enligt Artikel Aktuell forskning ger en omfattande översikt av COF-membran i energispecifika tillämpningar, inklusive bränsleceller, laddningsbara batterier, superkondensatorer och fotoosmotisk energiomvandling. Forskningsverksamheten fokuserar också på syntesmetoder och innovativa tillämpningar av dessa material.

Framtida utmaningar och möjligheter

En viktig fråga inom energilagringsområdet är behovet av att ta itu med användningen av förnybar energi, som är starkt beroende av tid på dygnet och väderförhållanden. Alexander Opitz, professor i elektrokemisk energiomvandling vid Wiens tekniska universitet, betonar vikten av ny teknik, som syrejonbatterier, som inte kräver kritiska element som litium eller kobolt. Dessa batterier kan minska beroendet av geopolitiska råvaror och är icke brandfarliga och giftfria.

Genom att reversibelt flytta syrejoner mellan elektroderna vid temperaturer på 300 till 500 °C erbjuder syrejonbatterier betydande fördelar. Denna teknik är avsedd att stödja stationär energilagring genom att flytta elektrisk energi från tider med hög produktion till tider med hög efterfrågan. Michael Strugl, VD för VERBUND, betonar vikten av kontinuerlig forskning för att främja omvandlingen av energisystemet.

Öppnandet av Christian Doppler Laboratory för forskning om syrejonbatterier är ett viktigt steg. Den drivs av Federala ministeriet för ekonomi, energi och turism och syftar till att vidareutveckla de praktiska tillämpningsmöjligheterna för denna teknik.