Płynny akumulator termiczny inspirowany uszkodzeniami DNA może magazynować energię słoneczną do 481 dni

Ogrzewanie odpowiada za prawie połowę globalnego zapotrzebowania na energię, a dwie trzecie tych potrzeb wciąż pokrywamy, spalając paliwa kopalne. Przez dziesięciolecia naukowcy głowili się, jak skutecznie magazynować energię odnawialną. Jak przechować ciepło słoneczne na dni, tygodnie czy miesiące, aby wykorzystać je w chłodne noce lub zimą. Chemicy z UCSB i UCLA ogłosili właśnie, że molekularne magazynowanie energii termicznej może być praktyczne i opłacalne.

Nowy fotoprzełącznik na bazie pirymidonu przechowuje dwukrotnie więcej energii niż akumulatory litowo-jonowe i może magazynować ciepło słoneczne przez ponad rok bez strat.

Polak wśród 40 wybrańców ONZ, którzy zdecydują o przyszłości sztucznej inteligencji. Prof Sankowski pokonał 2600 konkurentów

Zespół pod kierunkiem profesor Grace Han i doktorantki Han Nguyen zaprojektował syntetyczną pochodną pirymidonu, związku chemicznego spokrewnionego z tyminą występującą w DNA. Kiedy timina w ludzkim DNA pochłania nadmiar promieniowania UV, sąsiadujące zasady wiążą się ze sobą, tworząc strukturę zwaną lezją (6-4). Dalsze naświetlanie skręca ją w jeszcze bardziej napięty izomer Dewara, który stanowi prawdziwy kłopot dla komórki, ale jednocześnie jest molekularnym akumulatorem. Naukowcy zauważyli, że gdy specjalny enzym naprawia ten izomer, struktura "pstryka" z powrotem do bezpiecznej formy, uwalniając dużo energii. To była gotowa recepta na magazyn ciepła.

Sieć neuronowa AnomalyMatch odkryła ponad 800 nieznanych obiektów w archiwach teleskopu Hubble'a

Nowa cząsteczka osiąga gęstość energii wynoszącą 1,65 MJ/kg. To niemal dwukrotnie więcej niż typowe akumulatory litowo-jonowe (około 0,9 MJ/kg) i znacząco przewyższa wszystkie wcześniejsze systemy MOST. Konkurencyjny norbornadien szczytowo może zapewnić gęstość na poziomie 0,97 MJ/kg, azaborinina osiąga ledwie 0,65 MJ/kg. Zespół Han udowodnił praktyczną skuteczność systemu, doprowadzając do wrzenia 0,5 ml wody w zaledwie pół sekundy po dodaniu kwasu jako katalizatora. Kluczem do sukcesu jest tak zwane "złożone naprężenie". Po pochłonięciu światła cząsteczka nie tylko się składa, ale tworzy bicykliczną strukturę zawierającą dwa czterowęglowe pierścienie o ekstremalnym napięciu strukturalnym. Dodatkowo, w przeciwieństwie do wcześniejszych systemów wymagających toksycznych rozpuszczalników jak toluen, pirymidony są cieczą w temperaturze pokojowej i rozpuszczają się w wodzie. System może działać w zamkniętej pętli. Płyn pompowany przez panele na dachu ładuje się światłem słonecznym, trafia do zbiornika w piwnicy, a zimą jest przepuszczany przez komorę z katalizatorem, który uwalnia ciepło do centralnego ogrzewania.

Uniwersytet w Manchesterze pomógł ustanowić nową normę ISO rozwiązującą problem weryfikacji jednowarstwowego grafenu

Zanim jednak ten system trafi do domów, trzeba rozwiązać poważne problemy. Cząsteczki pirymidonu absorbują tylko promieniowanie UV-A i UV-B w zakresie 300-310 nm. Tto raptem 5 proc. całego spektrum słonecznego. Większość energii Słońca, czyli światło widzialne i podczerwone, przechodzi przez nie bez efektu. Kolejny kłopot to wydajność kwantowa w zakresie pojedynczych cyfr procentowych, co oznacza, że płyn potrzebuje długiego naświetlania do pełnego naładowania. Naukowcy podejrzewają istnienie "szybkiego wycieku" energii, czyli niepromieniowej drogi rozpadu, gdzie pobudzona cząsteczka natychmiast oddaje energię jako ciepło, zamiast skręcać się w formę magazynującą. W kontekście wcześniejszych badań nad alternatywnymi systemami składowania energii, od superkondensatorów po grafen, systemy MOST wydają się atrakcyjne pod względem stabilności (okres półtrwania do 481 dni w temperaturze pokojowej), ale wciąż są dalekie od efektywności nowoczesnych akumulatorów przepływowych czy wodorowych ogniw paliwowych. Przyszłość należy raczej do hybrydowych rozwiązań łączących elektrolizery, magazyny termiczne i fotowoltaikę niż do pojedynczej cudownej technologii.