Güneşi Şişelemek: Araştırmacılar Lityum İyon Pillerden Daha Verimli Organik Güneş Depolama Moleküllerini Nasıl Oluşturdu?

UC Santa Barbara'daki araştırmacılar Güneş'in enerjisini "şişelemeyi" başardılar. yenilenebilir enerji saklanmasını sağlayarak hedefler güneş yeni bir formatta güç.

Çalışma, moleküler bilimin heyecan verici yeni bir alanına giriyor. güneş pratik sonuçlar sunmak için uzun süredir çabalayan enerji depolama. Dergideki son makalelerinde BilimEkip, teknolojideki ilerlemelerle birlikte, lityum iyon pillerden daha yüksek güneş enerjisi depolama verimliliğine ulaşmanın mümkün hale geldiğini bildiriyor.

Tüm Güç Güneş Enerjisidir

Dünya üzerinde mevcut olan enerjinin büyük bir kısmı Güneş'ten gelmektedir. İnsan toplumu büyük ölçüde fosil yakıtlara bağımlı olsa da, bu kaynakların bile uzun vadeli güneş enerjisi depolamasından başka bir şey olmadığı iddia edilebilir. Bitkiler uzun zaman önce fotosentez yoluyla güneş enerjisini emerek onların yaşamasına ve büyümesine olanak sağladı. Daha sonra diğer canlılar bu bitkileri veya onları yiyen diğer canlıları yediler. Sonunda, bu bitki ve hayvanların biyokütlesi milyonlarca yıl boyunca kömür ve petrol gibi fosil yakıtlara dönüştürüldü ve eski güneş enerjisinin doğal bir deposu olarak hizmet etti.

Ancak bu yakıtların kullanılması, özellikle küresel iklim değişikliğinin büyük bir endişe kaynağı olduğu bir çağda, yüksek bir çevresel maliyete neden oluyor. Bunu hafifletmek için insanlar, fosil yakıtların çevreye zarar veren aracısını atlayarak doğrudan güneş enerjisinden yararlanacak teknolojiler geliştirdiler. Ancak bu çözümün de kendi dezavantajları var; çünkü güneş ışınlarına erişim günün saati ve hava koşullarıyla sınırlı. Bu nedenle araştırmacılar daha sonra kullanmak üzere güneş ışığını yakalamak için yeni bir konsept arayışına girdiler.

Güneşi Şişelemek

UC Santa Barbara ekibi, genellikle büyük pillere ve güç şebekelerine dayanan daha önceki güneş enerjisi depolama konseptlerinden farklı bir yaklaşım benimsedi. Bunun yerine Molekül SOlar Termal (MOST) enerji depolamaya, yani güneş enerjisini depolamak için kimyasal bağların kullanımına odaklandılar. Çoğu araştırmacı, geleneksel güneş enerjisi araştırmacılarından farklıdır çünkü çalışmaları, ışığı elektrik enerjisinden ziyade kimyasal enerjiye dönüştürmeye odaklanmaktadır. Bu vakada ekibin konusu pirimidon adı verilen değiştirilmiş bir organik moleküldü.

“Konsept yeniden kullanılabilir ve geri dönüştürülebilir” dedi başyazar Han NguyenHan Grubu'nda doktora öğrencisi. "Fotokromik güneş gözlüklerini düşünün. İçeri girdiğinizde, bunlar sadece şeffaf camlardır. Güneşe çıkarsınız ve kendi kendilerine kararırlar. İçeri geri döndüğünüzde camlar yeniden şeffaflaşır."

Nguyen şöyle devam etti: "Bizim ilgilendiğimiz şey bu tür geri döndürülebilir bir değişimdir." "Sadece rengi değiştirmek yerine, enerjiyi depolamak, ihtiyaç duyduğumuzda serbest bırakmak ve ardından malzemeyi tekrar tekrar kullanmak için aynı fikri kullanmak istiyoruz."

Güneş Enerjisi Depolama

Nguyen, "Hafif ve kompakt bir molekül tasarımına öncelik verdik" dedi. "Bu proje için ihtiyacımız olmayan her şeyi kestik. Molekülün mümkün olduğu kadar kompakt hale getirilmesi için gereksiz olan her şeyi kaldırdık."

Priimidon iyi bir konudur çünkü yapısı, UV ışığına maruz kaldığında geri dönüşümlü yapısal değişikliklere uğrayan bir DNA bileşenininkine benzer. Bu yapay organik formda depolanan enerji, kilogram başına 1,6 megajoule ile standart bir lityum iyon pilin kabaca iki katı kadar muazzamdır. En önemlisi, primidon enerjiyi yıllarca hiçbir kayıp olmadan depolayabilir ve komut üzerine serbest bırakabilir.

Bunu keşfettikten sonra ekip, molekülün bilgisayar modellerini kullanarak yüksek verimli uzun vadeli depolamayı nasıl başarabileceğini incelemek için UCLA'dan Ken Houk ile ortaklık kurdu. Priimidon'un enerjiyi bir yaya benzer şekilde depoladığını, güneş ışığına maruz kaldığında kendisini gergin bir bükülme şeklinde büktüğünü, ardından bir katalizörle vurulduğunda gerilim enerjisini ısı olarak serbest bıraktığını buldular.

Nguyen, "Bunu genellikle şarj edilebilir bir güneş pili olarak tanımlıyoruz" dedi. “Güneş ışığını depoluyor ve yeniden şarj edilebiliyor.”

Gerçek Dünya Güneş Enerjisi Uygulamaları

Bu sonuçlar sadece teorik değil; Ekip, suyu gerçek dünya koşullarında başarılı bir şekilde kaynatmak için yeni yaklaşımını kullandı. MOST alanındaki önceki çalışmalar pratik başarıya ulaşmakta zorlanmıştı.

Nguyen, "Suyu kaynatmak enerji yoğun bir işlemdir" dedi. “Suyu ortam koşullarında kaynatabiliyor olmamız büyük bir başarı.”

Ekip, çalışmalarının en pratik uygulamasını ısıtmada görüyor. Primidon çözeltisinin güneş kolektörleri aracılığıyla pompalanabileceğini ve daha sonra gece ve kötü hava koşullarında sürekli ısı sağlamak için tanklarda saklanabileceğini söylüyorlar.

Han Laboratuvarı'nda doktora öğrencisi olan ortak yazar Benjamin Baker, "Güneş panelleri ile enerjiyi depolamak için ek bir pil sistemine ihtiyacınız var" dedi. "Moleküler güneş termal enerjisi depolaması ile malzemenin kendisi bu enerjiyi güneş ışığından depolayabiliyor."

Devam eden araştırmalarla, pirimidon kullanan bu tür umut verici gelişmeler, sonuçta merkezi olmayan güneş enerjisi depolamanın geleceğine giden yolu açabilir.

Kağıt, “Dewar Pirimidonunda 1,6 MJ/kg'ın Ötesinde Moleküler Güneş Termal Enerji Depolama"diye ortaya çıktı Bilim Bilim 12, 2025'te.

Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle [email protected] adresinden iletişime geçebilir ve onu Twitter'da @mdntwvlf adresinden takip edebilirsiniz.