Solar thermal fuel under mikroskop. Her vises lag på fire til fem mikrometer. (Bilde: «Solid-State Solar Thermal Fuels for Heat Release Applications)

SOLAR THERMAL FUEL

Dette materialet kan lagre solenergi i flere dager

Kan konverteres til varme på et blunk.

Forskere ved Massachusetts Institute of Technlogy (MIT) har utviklet et materiale som kan lagre solenergi fra timer til dager, og avsette dette som varme når det er behov for det.

Mange materialer kan oppta varme og avsette varmen over tid, og solceller kan konvertere lys til elektrisitet som kan lagres kjemisk i batterier.

Det interessante med MIT-forskernes nye metode er at energien ikke lagres som varme, men direkte i materialet, uten varmetap. Når energien skal hentes ut, tilføres en liten mengde energi for å endre tilstanden i materialet, skriver instituttet på sine nettsider.

Metoden er utviklet av et team ledet av MIT-professor Jeffrey Grossman, og kalles «solar thermal fuel» (STF).

Tåler flere tusen utladinger

STF består enkelt sagt av organiske molekyler som kan ha to tilstander. Når materialet utsettes for sol, endres tilstanden til molekylene slik at de blir «ladet». Materialet kan holdes ladet på denne måten i mange dager med så godt som intet energitap, frem til du har behov for å ta ut energien.

For å ta ut energien tilføres litt varme, elektrisitet eller lys, avhengig av bruksområde.

Molekylene brytes ikke ned i prosessen, så den kan gjentas mange ganger. I et tidligere forsøk har MIT-forskerne ladet materialet opp og ut mer enn 2000 ganger uten at det tapte ytelse.

Endrer form – frigir energi

Materialet består av derivater av azobenzen, som består av to fenylringer med en N=N dobbelbinding. Bindingen i molekylet endrer form når det tilføres UV-lys med en bølgelengde på 300 til 400 nanometer.

Når UV-lys med en gitt bølgelengde treffer molekylet, endrer det form, og lagrer energi.
Materialet består av derivater av azobenzen, som består av to fenylringer med en N=N dobbelbinding. Bindingen i molekylet endrer form når det tilføres UV-lys med en bølgelengde på 300 til 400 nanometer.Når UV-lys med en gitt bølgelengde treffer molekylet, endrer det form, og lagrer energi. "Azobenzene isomerization". Public Domain via CC

Molekylet er stabilt i begge formene, til energien skal frigjøres eller tilføres. Dermed er hvert molekyl et individuelt energilager.

I seg selv er azobenzen ikke spesielt effektivt til dette, men når forskerne ved et tidligere forsøk kombinerte det med karbonnanorør ble ytelsen økt med 200 prosent. Materialet har en spesifikk energi på 30 wattimer per kilo, som er litt mindre enn et blybatteri.

Fordelen med STF-materialet er åpenbart at det er langt mer effektivt enn solfangere til å lagre energien over tid.

Kan gi isfrie bilglass

Forskningen er delvis støttet av BMW, så det er kanskje ikke så rart at et av bruksområdene som foreslås, er avising av bilruter. Tanken er at et tynt lag med materialet kan lamineres inn i bilglasset, og gjøre det mulig å fjerne isen i løpet av sekunder.

Det vil ikke være mulig å smelte all isen på denne måten, men om et tynt lag mot glasset smeltes, kan isen enkelt børstes vekk med vindusviskerne.

Materialet er i seg selv ikke nytt; det ble utviklet ved MIT for ti år siden. Den gangen skulle det brukes i flytende form for å lage en soldrevet vannkoker. Den siste forskningen har gjort det mulig å gjøre materialet om til en fast film.

Materialet fremstilles ved hjelp av såkalt «spin coating», som gjør det mulig å fremstille materialet med flere lag.
Materialet fremstilles ved hjelp av såkalt «spin coating», som gjør det mulig å fremstille materialet med flere lag. «Solid-State Solar Thermal Fuels for Heat Release Applications�
Denne filmen kan være transparent, slik at den kan brukes på glass. Materialet kan potensielt også integreres i tekstiler, slik at du kan holde deg varm en vinterdag.

Skalerbart

Tykkelsen på materialet kan varieres etter behov, ved at flere lag på mellom 4 og 5 mikometer legges oppå hverandre.

Produksjonsmetoden skal være både enkel og skalerbar. Utfordringen nå er at materialet har et gulskjær, noe som må løses for at det skal kunne brukes i bilglass og lignende applikasjoner.

En annen begrensning er at materialet bare kan avgi en temperatur som er ti grader høyere enn omgivelsene, men forskerne jobber med å øke dette til 20 grader.