Uus moodus päikeseenergia salvestamiseks keemilise ühendina tagab energia igal ajal
Selle lähenemise probleem on siiani seisnenud muutmiseks ja salvestamiseks vajalikes kemikaalides – need kas degradeerusid mõne tsükli jooksul või sisaldasid haruldast ja kallist elementi ruteeniumit, kirjutab Physorg.com Fyysika.ee vahendusel.
Eelmisel aastal nuputas aga MIT professor Jeffrey Grossman koos nelja kaastöötajaga täpselt välja, kuidas fulvalene diruthenium’it – teadlaste seas parimaks pööratava päikeseenergia salvestamiseks kasutatavaks kemikaaliks peetud, kuna see ei degradeeru – on võimalik rakendada selle saavutamiseks. Sel ajal sõnas Grossman, et parem arusaam protsessist võiks lihtsustada teiste koostisosade leidmist levinud ja odavate ainete seast, mida oleks võimalik samal moel kasutada.
Nüüd on tal see õnnestunud koostöös Alexie Kolpakiga. Uus Grossmani ja Kolpaki avastatud aine valmistatakse süsinik-nanotorukestest – imepisikestest torukujulistest puhtast süsinikust struktuuridest ühenduses asobenseeni-nimelise koostisosaga. Füüsilise struktuuri vormimiseks ja piiramiseks kasutatakse nanoskaalas šabloone ning loodud molekulidel on Grossmani sõnul uued omadused, mida polnud eraldiseisvatel ainetel.
Uus keemiline süsteem on Kolpaki sõnul odavam kui varasem ruteeniumi sisaldav koostisosa ning ka suuresti efektiivsem energia talletamisel – umbes 10 000 korda tõhusam voltmeetrilises energiatiheduses – muutes selle energia tiheduse poolest võrreldavaks liitium-ioonpatareidega. “Kasutades nanotootmismeetodeid on võimalik kontrollida molekulide vastastikmõju, tõstes talletatava energia kogust ja selle säilitamise aega ning mis kõige olulisem – neid on võimalik kontrollida eraldiseisvalt,” sõnas ta.
Päikeseenergia termo-keemilisel talletamisel kasutatakse molekule, mille struktuur muutub päikesevalguses ning võib püsida stabiilsena uuel kujul määramatu aja jooksul. Stiimuli, näiteks katalüsaatori, väikese temperatuurimuutuse või valgusevihu mõjul võib see aga kiiresti taastuda oma endisesse vormi, vabastades talletatud energia soojusena. Grossman kirjeldab seda laetava, pika elueaga soojuspatareina, mis meenutab tavalist patareid.
Üks uue lähenemise suuri eeliseid päikeseenergia rakendamisel seisneb Grossmani sõnul energia kogumise ja salvestamise protsessi lihtsustamises üheks astmeks. “Meil on aine, mis muudab ja säilitab energiat,” väidab ta. “See on robustne, see ei degradeeru ning see on odav.” Piiranguks on aga elektri tootmiseks vajalik lisa-muutmisprotsess kas termoelektriliste vahenditega või generaatori käivitamiseks vajaliku auru tootes.
Kui uurimustöö näitab kindla molekulitüübi, asobenseeni-funktsionaliseeritud süsiniku nanotorukeste (azobenzene-functionalized carbon nanotubes) energiatalletusvõimet, on aine loomine Grossmani väitel “üldiselt rakendatav paljude uute ainete tootmisel.” Paljusid seesuguseid aineid on teised teadlased juba sünteesinud teiste rakendusalade tarbeks – nende omadusi tuleks lihtsalt viimistleda Päikese energia salvestamiseks.
Päikeseenergia salvestamise kontrollimise võti seisneb energiabarjääris, mis eraldab kaht molekuli omaksvõetavat seisundit. Selle piiri detailsem mõistmine oli Grossmani varasemas fulvalene dirunthenium’i uurimustöös kesksel kohal, põhjendades selle pikaajalist stabiilsust. Liiga madala tõkke korral taastaks molekul oma laadimata oleku liiga kergelt ning ei suudaks salvestadatada energiat pikkadeks ajavahemikeks. Kui barjäär oleks aga liiga kõrge, poleks võimalik hõlpsasti vajalikul hetkel energiat vabastada. “Barjäär pidi olema optimaalne,” väitis Grossman.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!