Potencjalne rozwiązanie badacze z University of California, Santa Barbara, zaprezentowali na łamach periodyku „Science”. Substancja pochłania promienie słoneczne, ich energię gromadzi w wiązaniach chemicznych, a później, jeśli potrzeba, oddaje ją w postaci ciepła.

Jak wyjaśnia Han Nguyen, główny autor publikacji, jest to związek wielokrotnego użytku i nadaje się do recyklingu.

- Proszę pomyśleć o okularach fotochromowych. Gdy jesteśmy w pomieszczeniu, to po prostu przezroczyste soczewki. Wychodzimy na słońce - same ciemnieją. Wracamy do środka i znów stają się przezroczyste. Właśnie taki odwracalny proces nas interesuje. Tyle że zamiast zmiany koloru chcemy wykorzystać tę samą ideę do magazynowania energii, uwalniania jej wtedy, gdy jest potrzebna, a następnie wielokrotnego ponownego użycia materiału – opisuje.

Badacze wykorzystali zmodyfikowany przez siebie związek o nazwie pirymidon. Ma on podobną strukturę do cząsteczki współtworzącej DNA, która zmienia swoją strukturę pod wpływem światła UV.

- Postawiliśmy na projekt lekkiej i kompaktowej cząsteczki. Odcięliśmy wszystko, co nie było potrzebne. Każdy zbędny element został usunięty, aby uczynić cząsteczkę jak najbardziej zwartą – tłumaczy Nguyen.

Naukowcy wyjaśniają, że opracowana cząsteczka działa jak mechaniczna sprężyna: pod wpływem światła słonecznego skręca się w naprężoną, wysokoenergetyczną formę.

Pozostaje zablokowana w tym stanie, dopóki odpowiedni bodziec – na przykład niewielka ilość ciepła lub katalizator – nie przywróci jej do stanu rozluźnionego, uwalniając zmagazynowaną energię w postaci ciepła.

- Zwykle opisujemy to jako akumulator słoneczny wielokrotnego ładowania. Magazynuje światło słoneczne i można go ponownie naładować – mówi Nguyen.

Nowa cząsteczka opracowana przez zespół to ma jeszcze inną, ogromną zaletę.

Charakteryzuje się gęstością energii przekraczającą 1,6 megadżula na kilogram - to około dwukrotnie więcej niż w przypadku standardowej baterii litowo-jonowej, której gęstość energii wynosi około 0,9 MJ/kg i wyraźnie więcej niż w poprzednich generacjach przełączników optycznych.

W przeprowadzonych dotąd eksperymentach badacze pokazali np., że ciepło wydzielane przez substancję jest na tyle intensywne, że pozwala zagotować wodę.

- Gotowanie wody to proces bardzo energochłonny. Fakt, że możemy doprowadzić wodę do wrzenia w warunkach otoczenia, jest dużym osiągnięciem – podkreśla naukowiec.

Eksperci wyjaśniają, że otwiera to drogę do praktycznych zastosowań – od ogrzewania poza siecią energetyczną, na przykład podczas biwakowania, po domowe podgrzewanie wody.

Ponieważ materiał rozpuszcza się w wodzie, mógłby być np. pompowany przez dachowe kolektory słoneczne w ciągu dnia w celu „naładowania”, a następnie magazynowany w zbiornikach, by dostarczać ciepło nocą.

- W przypadku paneli słonecznych potrzebny jest dodatkowy system baterii do magazynowania energii. W molekularnym magazynowaniu energii słonecznej materiał sam w sobie jest w stanie przechowywać energię pochodzącą ze światła słonecznego - podsumowuje Benjamin Baker, jeden z naukowców.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/