Vědci vyvinuli „sluneční baterii“ z molekul podobných DNA, která uchová energii na roky

Vědci z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře vyvinuli molekulu, která dokáže absorbovat sluneční světlo, uchovávat energii v chemické formě po celá léta a uvolnit ji jako teplo na povel.

Vědci z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře vyvinuli molekulu, která dokáže absorbovat sluneční světlo, uchovávat energii v chemické formě po celá léta a uvolnit ji jako teplo na povel. Tento objev funguje jako dobíjecí solární baterie, avšak bez elektrod a elektrolytů, což představuje významný krok vpřed v oblasti skladování energie.

Jak molekula ukládá sluneční světlo

Mechanismus této molekuly vychází ze třídy sloučenin známých jako fotoswitche – molekuly, které se pod vlivem světla přepínají mezi dvěma stabilními strukturními izomery. Když sluneční světlo dopadne na materiál, molekula se změní do konfigurace s vyšší energií a v tomto stavu zůstává, přičemž energii ukládá do chemických vazeb. Tato energie není okamžitě přeměněna na elektřinu nebo teplo, ale je stabilně uchována. Pro uvolnění uložené energie ve formě tepla je potřeba externí spouštěč, například malé množství dodatečného světla nebo katalytický stimul, který způsobí návrat molekuly do její původní, nižší energetické formy. Tým se inspiroval dvěma dobře prozkoumanými reverzibilními systémy: dynamikou párování bází v DNA a fotochromními sloučeninami používanými v samozabarvovacích brýlových čočkách.

Podle výzkumníků tato molekula ukládá více energie na kilogram než konvenční lithium-iontové články, které v současnosti dominují přenosným i velkokapacitním úložištím. Lithium-iontová technologie se však potýká s omezeními v energetické hustotě, degradací během nabíjecích cyklů a potřebou systémů pro řízení teploty. Molekula z UCSB zcela obchází cyklus nabíjení a vybíjení; energii drží ve stabilním chemickém stavu, který se podle týmu během let skladování měřitelně nedegraduje. Pro srovnání, lithium-iontové baterie v elektromobilech, podrobené americkému protokolu zahřívání, si po 500 cyklech udržely 93 % kapacity, což je pro konvenční elektrochemické systémy považováno za velmi dobrý výsledek. Přístup UCSB se zcela vyhýbá elektrochemickému cyklování, což by mohlo tuto cestu degradace zcela eliminovat, ačkoli dlouhodobá data z terénu zatím nejsou k dispozici. Tento objev otevírá slibnou cestu k efektivnějšímu a udržitelnějšímu skladování solární energie pro budoucnost.