Si vamos a mejorar en la alimentación del planeta con energía renovable, debemos mejorar en la búsqueda de formas de almacenar esa energía de manera eficiente hasta que sea necesaria, y los científicos han identificado un material en particular que podría proporcionarnos exactamente eso.
El material se conoce como marco organometálico (MOF), en el que las moléculas basadas en carbono forman estructuras mediante la unión de iones metálicos. Fundamentalmente, los MOF son porosos, por lo que pueden formar materiales compuestos con otras moléculas pequeñas.
Eso es lo que hizo el equipo aquí, agregando moléculas del compuesto que absorbe la luz. azobenceno
“El material funciona un poco como los materiales de cambio de fase, que se utilizan para suministrar calor en los calentadores de manos”, dice el químico de materiales John Griffin de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido.
“Sin embargo, aunque los calentadores de manos deben calentarse para recargarlos, lo bueno de este material es que captura la energía libre directamente del sol”.
El azobenceno actúa como interruptor de fotos – una máquina molecular que responde a un estímulo externo como la luz o el calor. Bajo la luz ultravioleta, las moléculas cambian de forma mientras permanecen en el marco de los poros MOF, almacenando efectivamente la energía.
La aplicación de calor al material compuesto MOF desencadena una rápida liberación de energía que a su vez emite calor, que luego puede potencialmente usarse para calentar otros materiales o dispositivos.
Si bien el material aún necesita algo de trabajo para que sea comercialmente viable, eventualmente podría usarse para descongelar los parabrisas de los automóviles, o proporcionar calefacción adicional para hogares y oficinas, o como fuente de calefacción para ubicaciones fuera de la red. Los conmutadores fotográficos como este también tienen aplicaciones en el almacenamiento de datos y la administración de fármacos.
“Tampoco tiene partes móviles o electrónicas, por lo que no hay pérdidas involucradas en el almacenamiento y liberación de la energía solar”. dice Griffin. “Esperamos que con un mayor desarrollo seamos capaces de fabricar otros materiales que almacenen aún más energía”.
Si bien las investigaciones anteriores también han examinado el almacenamiento de energía solar en interruptores fotográficos, por lo general deben mantenerse en líquidos. El cambio a un sólido compuesto de MOF significa que el sistema es más fácil de contener y también tiene una mayor estabilidad química.
En este momento, se necesita más trabajo para preparar este material MOF para un uso generalizado. Si bien las pruebas mostraron que podría retener energía durante meses seguidos, la densidad de energía del material es relativamente baja, que es un área que los investigadores esperan mejorar.
La buena noticia es que hay muchas cosas sobre la configuración utilizada en esta investigación que se pueden modificar y ajustar para intentar mejorar los resultados, lo que con suerte conducirá a otra forma rentable y confiable de almacenar energía de la que podamos confiar.
“Nuestro enfoque significa que hay varias formas de tratar de optimizar estos materiales, ya sea cambiando el interruptor de fotos en sí mismo o el marco del host poroso”. dice el técnico de rayos X Nathan Halcovitch, de la Universidad de Lancaster.
La investigación ha sido publicada en Química de Materiales.
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