Les molécules incurvées qui absorbent la lumière du soleil, stockent l'énergie et la réédigent à mesure que la chaleur repousse les limites de la technologie de stockage thermique solaire.
Dans une étude récente publiée dans la revue Chemles chercheurs ont révélé des dérivés d'anthracène incurvé – des molécules organiques trouvées dans le goudron de la mine – qui subissent des changements structurels en absorbant la lumière du soleil et, lorsqu'ils sont déclenchés pour revenir à leur forme d'origine, libérer l'énergie solaire stockée sous forme de chaleur.
Les systèmes d'anthracène, dérivés d'un sous-produit de l'industrie des combustibles fossiles, présentaient des densités de stockage à haute énergie, ce qui en fait des alternatives prometteuses sans solvant aux systèmes traditionnels de stockage d'énergie thermique.
Le stockage d'énergie solaire moléculaire (ou la plupart) fonctionne sur le principe du stockage de l'énergie dans les liaisons chimiques. Il repose sur des molécules photosensibles spécialement conçues qui subissent un changement structurel réversible connu sous le nom d'isomérisation Dewar. Lorsqu'elles sont exposées à la lumière, les molécules passent d'une forme stable à une forme à haute énergie, et dans le processus, ils piègent l'énergie solaire dans les structures chimiques tendues.
La plupart des matériaux peuvent garder l'énergie verrouillée pendant de longues périodes et l'énergie peut être libérée si et lorsque cela est nécessaire en déclenchant simplement le système avec une chaleur, une lumière d'une longueur d'onde spécifique ou un catalyseur.
La lumière du soleil est un cocktail de lumière avec différentes longueurs d'onde, et la plupart des systèmes existants manquent une grande partie de celui-ci car ils ont tendance à absorber uniquement la lumière ultraviolette (UV), laissant la lumière visible inexploitée. Ils ont également besoin de solvants organiques dilués pour fonctionner, ce qui entraîne des densités d'énergie gravimétrique faibles (énergie stockée par masse unitaire).
Ces nouveaux systèmes d'anthracène incurvés, conçus par les chercheurs, absorbent non seulement la lumière visible, mais sont également sans solvant et ont connu plus de 28 cycles avec une fatigue minimale.
Les chercheurs ont choisi l'anthracène – une molécule organique composée de trois anneaux de benzène fusionnés dans un arrangement linéaire – comme molécule de départ. Ils ont conçu quatre dérivés distincts en introduisant différents groupes volumineux à la position 9 de l'anthracène pour s'assurer que la molécule atteint une structure pliée, car l'anthracène ordinaire a tendance à former un dimère en absorbant l'énergie plutôt que pour former un isomère. La formation d'isomères est cruciale pour le processus de stockage d'énergie et de libération ultérieure.
Les systèmes conçus présentaient une isomérisation de rosée efficace lors de l'absorption de la lumière visible, atteignant des densités de stockage d'énergie élevées allant jusqu'à 170 kJ / mol et 0,65 MJ / kg, des valeurs comparables à celles des matériaux populaires sur le marché. Les systèmes d'anthracène, qui étaient en phase liquide, ne nécessitaient aucun solvant pour le fonctionnement, ce qui a maximisé l'énergie utilisable.
L'un des systèmes a subi 28 cycles d'isomérisation de lawar photo-induite et de réversion déclenchée thermiquement avec un déclin minimal des valeurs d'absorbance et aucune dégradation significative. Les quatre systèmes ont pu se recharger sous la lumière du soleil simulé dans les 6 à 8 heures, prête à libérer l'énergie thermique en cas de besoin.
Les chercheurs notent que cette étude a démontré le potentiel de systèmes entièrement à base de carbone pour stocker des quantités substantielles d'énergie solaire, marquant une étape significative vers un stockage d'énergie solaire pratiques et évolutif.
Écrit pour vous par notre auteur Sanjukta Mondal, édité par Lisa Lock, et vérifié et examiné par Andrew Zinin – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
