La molécula como proveedor y solución de almacenamiento de energía solar
"Nuestro nuevo enfoque implica controlar el proceso para permitir que la energía almacenada también esté disponible como electricidad, incluso después de que hayan pasado meses"
Hasta ahora, la generación y el almacenamiento de electricidad a partir de energía solar dependían de diversos dispositivos, lo que provocaba pérdidas de conversión. Esto podría cambiar pronto: químicos de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) y otros institutos de investigación de Alemania, Australia, Reino Unido, Italia, Suecia y Estados Unidos investigan una molécula de hidrocarburo que puede convertir la luz solar en electricidad o guardar la energía durante mucho tiempo en forma química. Esto podría allanar el camino a módulos solares orgánicos totalmente nuevos. Los fundamentos de la conversión y el almacenamiento mediante la molécula se han publicado ahora en la revista "Nature Chemistry".
Prof. Dr. Julien Bachmann, Catedrático de Química de Materiales de Películas Delgadas (CTFM) y Michael Bosch, doctorando en la Cátedra CTFM de la FAU.
FAU
Se mantiene la esperanza de que la energía solar sea uno de los principales motores de la transformación energética. Sin embargo, como la luz solar es una fuente de energía muy volátil, hay que encontrar una solución para almacenar la energía de forma eficiente. "Hasta ahora, hemos transferido la electricidad de los módulos solares que no se consume inmediatamente a una batería, donde puede utilizarse como y cuando se necesite", explica el Prof. Dr. Julien Bachmann, Catedrático de Química de Materiales de Capa Delgada (CTFM) de la FAU. "Al cambiar repetidamente entre energía química y eléctrica, durante este proceso de almacenamiento en batería se pierde al menos el 30% de la energía original convertida".
Junto con Michael Bosch, doctorando de la cátedra CTFM, Bachmann espera obtener una nueva propiedad de un material conocido, convirtiendo la luz solar en energía eléctrica o almacenando la energía, según las necesidades. El material en cuestión es el norbornadieno, un hidrocarburo isómero formado por anillos de dos moléculas. Si el norbornadieno se expone a la luz ultravioleta, una reorganización parcial de los enlaces atómicos hace que se convierta en el cuadriciclano, de estructura similar pero más tenso. "El proceso de conversión ya se conoce, sin embargo, la investigación se ha centrado hasta ahora en recuperar la energía almacenada en forma de calor", explica Bachmann. "Nuestro nuevo enfoque implica controlar el proceso para permitir que la energía almacenada esté disponible también como electricidad, incluso después de que hayan pasado meses".
Los científicos aún no comprenden del todo los mecanismos físico-químicos que subyacen a las transiciones entre los isómeros. Investigadores de Australia, Reino Unido, Italia, Suecia y Estados Unidos colaboran con colegas de la FAU para comprender mejor el proceso mediante espectroscopia de fotoelectrones. Bachmann: "Cuanto más sepamos sobre la dinámica de la transformación foto y electroquímica, mejor podremos modificar el diseño de la molécula para adaptarla a las funciones deseadas". El objetivo de la investigación futura es, por ejemplo, no sólo utilizar la excitación ultravioleta, sino también un amplio espectro de luz solar para la excitación de electrones. "Hay mucho potencial", explica Julien Bachmann. "La densidad de energía pura del sistema norbornadieno-cuadriciclano es comparable a la de una batería de iones de litio".
Si los investigadores consiguen controlar de forma fiable la conversión reversible norbornadieno-cuadriciclano, no sólo se conseguiría un módulo solar eficiente que también sirviera para almacenar electricidad. El material orgánico a base de hidrocarburos también sería rentable de producir, no requeriría metales raros y sería fácil de eliminar o reciclar de forma respetuosa con el medio ambiente al final de su ciclo de vida.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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