NanomaterialO nouă aplicaţie a nanotuburilor de carbon, dezvoltată de cercetătorii de la MIT, pare promiţătoare ca abordare inovatoare a stocării energiei solare spre a fi folosită în orice moment este necesar. În cele ce urmează, un articol pe această temă.

 

 

 

Nanotuburile de carbon modificate pot păstra căldura soarelui pe termen nedeterminat, apoi pot fi reîncărcate prin expunere la soare.

 

Păstrarea căldurii Soarelui într-o formă chimică – mai degrabă decât convertirea sa în electricitate sau păstrarea căldurii în sine într-un recipient bine izolat – are avantaje semnificative, din moment ce, în principiu, materialul chimic poate fi păstrat pentru perioade lungi de timp fără să se piardă vreun pic din energie. Neajunsul acestei abordări a fost până acum faptul că substanţele necesare pentru efectuarea acestei conversii şi stocări fie s-au degradat după câteva cicluri, fie includeau elementul ruteniu, care este foarte rar şi scump.

În anul 2010, profesorul asociat Jeffrey Grossman de la MIT şi patru coautori şi-au dat seama exact cum diruteniu fulvalena – cunoscută de savanţi ca cea mai bună substanţă pentru stocarea reversibilă a căldurii solare, din moment ce nu se degradează – a putut realiza această performanţă. Grossman a spus atunci că înţelegerea mai bună a acestui proces poate uşura căutarea altor compuşi, făcuţi din materiale uşor de găsit şi ieftine, care ar putea fi folosiţi în acelaşi fel.

Acum, el şi Alexie Kolpak au reuşit acest lucru. Un articol ce descrie noile descoperiri a fost publicat online în revista Nano Letters.

Noul material descoperit de Grossman şi Kolpak este creat folosind nanotuburi de carbon, minuscule structuri tubulare de carbon pur, în combinaţie cu un compus numit azobenzen. Moleculele rezultate, produse cu ajutorul unor şabloane la scară nanometrică pentru a se forma şi menţine structura fizică dobândesc “proprietăţi inexistente” la materialele separate, spune Grossman.

Acest nou sistem chimic nu este doar mai ieftin decât compuşii precedenţi ai ruteniului, ci este şi mult mai eficient pentru stocarea energiei într-un spaţiu dat – aproximativ de 10000 de ori mai mare ca densitate volumetrică de energie, spune Kolpak – făcând densitatea de energie comparabilă cu cea a bateriilor litiu-ion. Folosind metode de fabricare la scară nanometrică, “poţi controla interacţiunile [moleculelor], mărind cantitatea de energie pe care o pot stoca şi perioada de timp pentru care poate fi păstrată aceasta – şi cel mai important, le poţi controla pe ambele în mod independent”, spune ea.

Stocarea termochimică a energiei solare foloseşte o moleculă a cărei structură se schimbă când este expusă la lumina Soarelui şi poate rămâne stabilă în acea formă pe o perioadă nelimitată. Apoi, sub acţiunea unui stimul – un catalizator, o schimbare mică de temperatură, un flash luminos – poate reveni rapid la forma iniţială, eliberând energia stocată într-o explozie de căldură. Grossman descrie procesul ca pe cel al producerii unei baterii reîncărcabile cu durată lungă de viaţă, ca o baterie convenţională.

 



Circuit energie



Unul dintre marile avantaje ale acestei abordări a valorificării energiei solare, spune Grossman, este că simplifică procesul prin combinarea recoltării şi stocării într-un singur pas. “Ai un material care şi converteşte, şi stochează energia”, spune el. “Este robust, nu se degradează şi este ieftin.” O limitare ar fi, totuşi, faptul că, deşi acest proces este folositor pentru aplicaţiile legate de încălzire, pentru producerea de electricitate ar fi nevoie de o altă etapă de conversie, utilizând dispozitive termoelectrice sau producând aburi pentru a pune în funcţiune un generator.

În timp ce noua lucrare arată capacitatea unui anumit tip de moleculă de a stoca energia – nanotuburi de carbon activate cu azobenzen – Grossman spune că modul în care materialul a fost gândit implică “un concept general care poate fi aplicat multor materiale noi”. Multe dintre acestea au fost deja sintetizate de către alţi cercetători pentru diferite aplicaţii şi ar avea nevoie doar să li se ajusteze proprietăţile pentru stocarea de energie.

Cheia controlului asupra stocării termice solare este o barieră de energie ce separă cele două stări stabile pe care le pot adopta moleculele; înţelegerea detaliată a acelei bariere a fost hotărâtoare pentru cercetarea lui Grossman asupra substanţei numite diruteniu fulvalenă, în legătură cu stabilitatea sa pe termen lung. Dacă bariera este prea mică, o moleculă se va întoarce prea uşor în starea sa “neîncărcată”, neputând să păstreze energia pentru perioade lungi; dacă bariera este prea mare, molecula nu ar putea să elibereze energia atunci când este nevoie. “Bariera trebuie optimizată”, spune Grossman.

Echipa deja “analizează activ noua gamă de materiale”, spune el. Cu toate că au identificat acest material promiţător descris mai sus, spune: “Consider aceasta ca vârful iceberg-ului. Suntem destul de încântaţi de această idee.”

Yosuke Kanai, profesor asistent de chimie la Universitatea Carolina de Nord la Chapel Hill, spune că “ideea de stocare reversibilă a energiei solare în legături chimice primeşte multă atenţie în momentul de faţă. Noutatea acestei lucrări este dată de modul în care aceşti autori au arătat că densitatea de energie poate fi mărită semnificativ prin utilizarea de nanotuburi de carbon ca şabloane la scară nanometrică. Această idee inovatoare deschide şi o cale interesantă pentru ajustarea moleculelor fotoactive deja cunoscute pentru combustibil termal solar şi stocare în general.”

 

 

Textul este traducerea articolului Research update: New way to store sun’s heat, publicat pe web.mit.edu.
Traducere: Maria Mihai

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.


Dacă găsești site-ul util, ne poți ajuta cu o DONAȚIE