کشف قدرتی فراتر از لیتیوم
به گزارش رهاتل، بزرگ ترین مشکل بر سر راه استفاده از انرژی خورشیدی همیشه این بوده است که با غروب خورشید، تولید انرژی متوقف می شود؛ اما شیمیدانان بتازگی راهی یافته اند تا برای همیشه بر این مانع غلبه کنند: مولکولی که نور خورشید را درون ساختار خود ذخیره و در هنگام نیاز آنرا بصورت گرما آزاد می کند.
به گزارش رهاتل به نقل از خبر آنلاین، به نقل از ایرنا، وقتی خورشید غروب می کند، صفحات خورشیدی از کار می افتند؛ این مانع اساسی بر سر راه استفاده از انرژی تجدیدپذیر است که این سؤال را ایجاد می کند: چگونه میتوان انرژی خورشید را برای یک روز بارانی یا یک شب سرد ذخیره کرد؟
شیمیدانان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، اخیرا چاره ای برای این مشکل یافته اند: یک مولکول آلی (کربن دار) که نور خورشید را در پیوندهای شیمیایی خود ذخیره می کند، آنرا سال ها حفظ و هنگام نیاز، بصورت گرما آزاد می کند. این کشف که در مجله معتبر سایِنس/ Science انتشار یافته، می تواند وابستگی ما به باتری های سنگین و پرهزینه را کم کند.
این ماده که پیریمیدون (pyrimidone) نام دارد، مانند یک فنر مولکولی عمل می کند: وقتی نور خورشید به آن می تابد، فشرده و پرانرژی می شود و تا وقتی که یک محرک (مثل گرما) آنرا تحریک نکند، در همان حالت قفل می ماند. در لحظه آزادسازی، انرژی ذخیره شده بصورت گرما بیرون می آید.
هان انگوین (Han Nguyen)، دانشجوی دکتری و نویسنده اصلی مقاله، درباره ی خصوصیت های این مولکول توضیح می دهد: این مولکول را میتوان بارها و بارها استفاده کرد، درست مثل عینک های هوشمندی که در آفتاب، تیره و در خانه شفاف می شوند. تفاوت در اینجاست که ما به جای تغییر رنگ، انرژی خورشید را ذخیره می نماییم.
الهام از دی اِن اِی جالب اینجاست که گروه پژوهشی برای ساخت این مولکول از دی اِن اِی الهام گرفته است. ساختار پیریمیدون شبیه به یکی از اجزای دی اِن اِی است که در مقابل نور فرابنفش تغییر شکل می دهد. محققان با مهندسی نسخه مصنوعی این ساختار، مولکولی ساختند که انرژی را بطور معکوس پذیر ذخیره و آزاد می کند.
راز کارآیی بالای این مولکول در طراحی ساده و مینیمال آن نهفته است. محققان همه اجزای اضافه آنرا حذف کردند تا مولکول غائی سبک، فشرده و با این وجود قدرتمند باشد.
این مولکول جدید در حوزه ذخیره سازی انرژی رکورددار است: چگالی انرژی (میزان انرژی ذخیره شده در هر کیلوگرم) آن، بالاتر از ۱.۶ مگاژول بر کیلوگرم است. این مقدار، حدودا دو برابر چگالی انرژی یک باتری استاندارد لیتیوم یون (حدود ۰.۹ مگاژول) و به مراتب بالاتر از نسل های قبلی کلیدهای نوری است.
اما موفقیت واقعی این گروه، تبدیل این چگالی انرژی بالا به یک نتیجه عملی بود. محققان در آزمایشی چشم گیر، نشان دادند که گرمای آزادشده از این ماده آن قدر زیاد است که می تواند آب را به جوش آوَرَد؛ کاری که تا پیش از این در عرصه ذخیره سازی مولکولی انرژی، حدودا غیر ممکن به نظر می رسید.
انگوین می گوید: جوشاندن آب یک فرایند انرژی بر است. این که ما توانستیم آب را در وضعیت عادی بجوشانیم، یک موفقیت بزرگ است.
این توانایی، درهای کاربردهای عملی را می گشاید: از ایجاد گرمایش در محلهای دورافتاده و خارج از شبکه برق (مثلاً هنگام طبیعت گردی) گرفته تا سیستم های گرمایش آب خانگی. از آنجائیکه این ماده در آب حل می شود، میتوان آنرا در لوله های خورشیدی نصب شده روی پشت بام ها (کلکتورهای خورشیدی) به گردش درآورد تا در طول روز شارژ شود و سپس در مخازن ذخیره، گرمای شب را تامین کند.
بنجامین بیکِر (Benjamin Baker)، یکی دیگر از نویسندگان مطالعه، توضیح می دهد: صفحات خورشیدی معمولی بدون باتری، شب ها بیهوده اند. اما در این فناوری، نیاز به باتری جداگانه نیست؛ چونکه خودِ ماده نقش ذخیره کننده انرژی را ایفا می کند.
این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی است، اما چشم انداز آن هیجان انگیز است: روزی که بتوانیم نور خورشید را درون مولکول ها ذخیره نماییم و ماه ها یا سال ها بعد، در یک شب سرد زمستانی، آنرا بصورت گرما آزاد سازیم. شاید روزی پشت بام خانه ها نه با باتری های سنگین، که با محلولی شفاف از این مولکول ها، گرمای زمستان را تامین کنند.
منبع: rahatel.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان رهاتل در مورد این مطلب