ذخیره انرژی خورشیدی برای چندین ماه و سال امکان پذیر شد

ذخیره انرژی خورشیدی برای چندین ماه و سال امکان پذیر شد

به تازگی ماده‌ای توسعه یافته که می‌تواند با ذخیره انرژی خورشیدی برای چندین ماه یا سال، در آینده نه چندان دور نیاز ما به سوخت‌های پردردسر و خطرناک فسیلی را از بین ببرد.

خبر رسیده که به کمک ماده‌ای جدید و شگفت‌انگیز که اخیرا توسط دانشمندان توسعه یافته، می‌توان امکان ذخیره انرژی خورشیدی برای مدتی بسیار طولانی را فراهم کرد. در واقع یکی از بزرگ‌ترین مشکلات استفاده از منابع تجدید پذیری مانند نور خورشید، ناتوانی ما در ذخیره انرژی این منابع بوده که باعث شده تا همچنان استفاده از سوخت‌های فسیلی ادامه پیدا کند. با این حال اگر بتوان به شکلی این چالش را برطرف کرد، دیگر مشکلی سر راه استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر وجود نخواهد داشت.

در واقع اگر قرار باشد که در آینده نزدیک، بشریت به توانایی‌های پیشرفته‌تری برای تامین انرژی سیاره به کمک منابع پاک دست پیدا کند، باید دیر یا زود راه‌حلی به منظور نگهداری انرژی استخراج شده از این منابع ارائه شود. محققان هم با شناسایی ماده‌ای جدید، دقیقا همین راه حل را ارائه کرده‌اند.

تلاش برای ذخیره انرژی خورشیدی

ماده مورد نظر با نام چارچوب فلزی-ارگانیک (MOF) شناخته می‌شود که در آن، مولکول‌های پایه کربنی با اتصال یون‌های فلزی ساختارهای خاصی را به وجود می‌آورند؛ به صورت کلی MOF ساختاری منفذ دار داشته و به همین خاطر، می‌توان با ترکیب آن با مواد دیگر، کامپوزیت‌های ویژه‌ای را تولید کرد.

البته باید مولکول‌های ورودی به این منافذ به اندازه کافی ریز باشند و تیم محققان هم با بهره‌گیری از این نکته، مولکول‌های یک ترکیب جذب کننده نور به نام آزوبنزن (azobenzene) را درون منفذهای مورد نظر قرار داده تا امکان ذخیره انرژی خورشیدی را برای طولانی مدت فراهم کنند. محققان می‌گویند که ساختار نهایی تولید شده توسط آن‌ها می‌تواند نور ماوراء بنفش را تا مدت ۴ ماه نگهداری کرده و در نهایت این نور را به محیط پس دهد.

ذخیره انرژی خورشیدی برای چندین ماه و سال امکان پذیر شد

این ذخیره انرژی در دمای محیط انجام شد و دستاورد اخیر دانشمندان در مقایسه با ترکیبات قبلی که نور را تنها در مدت چند روز یا هفته به محیط پس می‌دادند، بسیار قابل توجه است. جان گریفین (John Griffin)، شیمی‌دان از دانشگاه لانکستر بریتانیا می‌گوید که محصول ساخت تیم او تا حدی شبیه به مواد به کار رفته در گرم‌کن‌های دستی بوده که پس از گرم شدن، می‌توانند برای مدتی مشخص حرارت را نگه داشته و در موقع نیاز به بدن پس دهند.

با این حال تفاوت ماده تولیدی تیم گریفین با گرم‌کن‌های مورد نظر این بوده که ترکیب جدید بدون نیاز به گرمایش اولیه کار می‌کند و می‌تواند انرژی مورد نیاز خود را مستقیما از خورشید بگیرد.

استفاده از فوتو سوئیچ‌ها

در واقع ترکیب آزوبنزن به عنوان یک فوتو سوئیچ که به محرک‌های محیطی همانند گرما یا نور واکنش نشان می‌دهد، عمل می‌کند. به این ترتیب وقتی نور فرابنفش به این ترکیب می‌تابد، ابعاد مولکول‌های مورد نظر که بین منافذ ساختار MOF قرار گرفته‌اند، تغییر کرده و از این طریق، انرژی مورد نیاز ما ذخیره می‌شود.

از طرف دیگر گفته شده که اعمال حرارت به خود ساختار MOF می‌تواند باعث شود تا انرژی ذخیره شده سریع‌تر به شکل حرارت آزاد شود و از این طریق می‌توان مواد یا تجهیزات دیگر را گرم کرد. البته گریفین و همکارانش می‌گویند که هنوز برای استفاده تجاری از این ماده برای ذخیره انرژی خورشیدی راه نسبتا طولانی باقی مانده و باید کارهای پژوهشی بیشتری روی ماده انجام شود.

با این حال می‌توان آینده‌ای را تصور کرد که از این ترکیب برای یخ‌زدایی از شیشه ماشین‌ها، تامین حرارت اضافی برای گرم کردن منازل و یا تامین حرارت مورد نیاز مناطق دور افتاده استفاده کرد. از طرف دیگر جالب است بدانید که چنین موادی برای ذخیره اطلاعات الکترونیکی و همچنین روش‌های خاص رساندن دارو به بافت‌های مختلف بدن کاربرد دارند و می‌توان از آن‌ها در رنج گسترده‌ای از استفاده‌های مهم، بهره برد.

گریفین می‌گوید که محصول تیم او هیچ قطعه متحرک و یا تجهیزات الکترونیکی ندارد و به همین خاطر، به هنگام ذخیره انرژی خورشیدی و آزاد کردن آن، هدر رفتی رخ نمی‌دهد. این دانشمندان امیدوارند که با اعمال تغییرات بیشتر روی ماده مورد نظر، محصولی را بسازند که بتواند برای مدتی بسیار طولانی‌تر انرژی خورشیدی را در خود نگه دارد.

چالش‌های پیش رو و تحقیقات آینده

از طرف دیگر پیش از این هم تحقیقاتی در مورد توانایی‌های مواد فوتو سوئیچ به منظور ذخیره انرژی خورشیدی انجام شده، اما در تمامی این پژوهش‌ها ماده اصلی باید درون یک بستر مایع قرار داده شود. با این حال تیم گریفین با قرار دادن این ماده در یک ساختار جامد کامپوزیتی، امکان به کار گیری فوتو سوئیچ در استفاده‌های بسیار بیشتری را فراهم کرده و به ما اجازه می‌دهند تا از این مواد در محیط‌های مختلف بهره ببریم.

ذخیره انرژی خورشیدی برای چندین ماه و سال امکان پذیر شد

همان‌طور که اشاره شد، در حال حاضر نیاز به انجام تحقیقات بیشتر برای توسعه ماده ساخته شده وجود دارد و با اینکه این محصول می‌تواند برای چندین ماه انرژی خورشید را درون خود نگه دارد، همچنان توانایی ذخیره و ظرفیت محصول بسیار پایین است. به همین دلیل گریفین و تیمش امیدوارند که در آینده نزدیک این ظرفیت را بهبود ببخشند.

البته خبر خوب این بوده که بسیاری از مولفه های تحقیقات تیم گریفین قابل دست‌کاری هستند و برای رسیدن به ترکیبی کارآمدتر، تنها کافیست تا این فاکتورها تغییر پیدا کنند. به عنوان مثال می‌توان ماده فوتو سوئیچ اصلی را تغییر داد و یا با دست‌کاری کردن ساختار اولیه MOF، قابلیت‌هایی را به وجود آورد که در نهایت چالش‌های موجود در این راه را برطرف می‌کنند.

به‌ هر حال به نظر می‌رسد که دانشمندانی مانند تیم تحقیقاتی دانشگاه لانکستر مشغول پژوهش در مورد روش‌هایی هستند که در نهایت نیاز ما به سوخت‌های خطرناک فسیلی را از بین خواهد برد. ژورنال “Chemistry of Materials” مقاله این دانشمندان را منتشر کرده است.

پاسخ بدهید

وارد کردن نام و ایمیل اجباری است | در سایت ثبت نام کنید یا وارد شوید و بدون وارد کردن مشخصات نظر خود را ثبت کنید *

*