Moleküler güneş enerjisi depolamada stratejik buluş: ‘Pirimidon’

UC Santa Barbara kimyacıları, güneş ışığını yakalayıp yıllarca kimyasal bağlarında depolayabilen ve ihtiyaç anında suyu kaynatacak kadar güçlü bir ısıya dönüştüren ‘pirimidon’ bazlı yeni bir molekül geliştirdi. Lityum iyon pillerden iki kat daha fazla enerji yoğunluğuna sahip olan bu buluş, şebekeden bağımsız sistemlerde ve konut ısıtmasında yeni bir dönemin kapılarını aralıyor.

Küresel enerji krizine sürdürülebilir çözümler aranırken, Moleküler Güneş Termal Enerji Depolama (MOST) alanında çığır açan bir başarıya imza atıldı. Geleneksel güneş panellerinin aksine, enerjiyi elektriğe dönüştürmeden doğrudan kendi yapısında hapseden bu moleküler yapı, karmaşık pil sistemlerine ve hantal şebeke altyapılarına olan ihtiyacı ortadan kaldırmayı hedefliyor.

MEKANİK BİR YAY GİBİ ÇALIŞIYOR

Doçent Grace Han ve ekibi tarafından tasarlanan pirimidon adlı organik bileşik, güneş ışığına maruz kaldığında yüksek enerjili bir konfigürasyona bükülüyor. Adeta gerilmiş bir yay gibi davranan molekül, bir katalizör veya ısı ile tetiklenene kadar bu gergin durumda kilitli kalıyor. Tetiklendiği anda ise eski haline dönerek depoladığı devasa enerjiyi ısı olarak dışarı veriyor.

PİLLERİ GERİDE BIRAKAN ENERJİ YOĞUNLUĞU

Laboratuvar testlerinde elde edilen sonuçlar, yeni molekülün endüstriyel potansiyelini gözler önüne seriyor:

• Yüksek kapasite: Kilogram başına 1,6 megajoule (MJ) enerji yoğunluğu sağlıyor. Bu oran, ortalama 0,9 MJ/kg olan lityum iyon pillerin yaklaşık iki katına tekabül ediyor.
• Maksimum verim: Serbest kalan ısı, ortam koşullarında suyu kaynatacak güce ulaşıyor.
• Kompakt tasarım: Araştırmacılar, gereksiz tüm bileşenleri çıkararak molekülü olabildiğince hafif ve taşınabilir hale getirdi.

İHAM KAYNAĞI DNA: YILLARCA STABİL KALABİLİYOR

Araştırmacılar, molekülün tasarımında DNA’daki UV ışığına dirençli ve tersine çevrilebilir değişim gösteren bileşenlerden ilham aldı. UCLA’dan Ken Houk ile yapılan hesaplamalı modelleme çalışmaları sonucunda, enerjiyi kaybetmeden yıllarca stabil kalabilen sentetik bir versiyon üretildi. Doktora öğrencisi Han Nguyen, sistemi fotokromik güneş gözlüklerine benzeterek, "Sadece renk değiştirmek yerine, aynı prensibi enerji depolayıp tekrar tekrar kullanmak için uyguluyoruz" dedi.

KULLANIM ALANLARI: KONUTLARDAN SANAYİYE

Suda çözünebilen bu malzeme, uygulama alanında geniş bir esneklik sunuyor:

• Konut ısıtma: Gündüz çatıdaki kolektörlerde enerjiyi depolayıp, gece tanklarda saklanan bu ısıyı binalara verebiliyor.
• Lojistik ve kamp: Şebekeden bağımsız kompakt ısıtma çözümleri sunuyor.
• Geri dönüştürülebilirlik: Malzemenin yapısı bozulmadan defalarca şarj ve deşarj edilebilmesi, sürdürülebilirlik hedefleriyle tam uyum sağlıyor.