Un nuevo material cristalino capaz de almacenar energía solar durante meses


Una investigación de la Universidad de Lancaster muestra un material que puede almacenar energía solar durante meses o años.

A medida que dejamos de usar los combustibles fósiles y nos pasamos a las energías renovables para hacer frente al cambio climático, la necesidad de nuevas formas de captar y almacenar energía se hace cada vez más importante.

Investigadores de la Universidad de Lancaster han descubierto un material cristalino que tiene propiedades que le permiten capturar la energía del sol. La energía se puede almacenar durante varios meses a temperatura ambiente, y se puede liberar a demanda en forma de calor.

Este tipo de materiales tiene un interesante potencial como forma de capturar la energía solar durante los meses de verano, y almacenarla para su uso en invierno, donde hay menos energía solar disponible.

El material se basa en un tipo de “marco orgánico-metálico” (MOF). Estos consisten en una red de iones metálicos unidos por moléculas basadas en el carbono para formar estructuras tridimensionales. Una propiedad clave de los MOF es que son porosos, lo que significa que pueden formar materiales compuestos al albergar otras pequeñas moléculas dentro de sus estructuras.

El equipo de investigación de Lancaster se propuso descubrir si un compuesto de MOF, previamente preparado por un equipo de investigación en la Universidad de Kyoto y conocido como “DMOF1”, se puede usar para almacenar energía – algo que no se había investigado previamente.

Los poros del MOF estaban cargados con moléculas de azobenceno, un compuesto que absorbe la luz. Estas moléculas se pueden cambiar de forma cuando se aplica un estímulo externo, como la luz o el calor.

En las pruebas, los investigadores expusieron el material a la luz UV, este proceso almacena la energía en los poros del MOF atrapando las moléculas de azobenceno, lo que significa que la energía potencial puede almacenarse durante largos períodos de tiempo a temperatura ambiente.

La energía se libera de nuevo cuando el calor externo se aplica como un disparador para “cambiar” su estado, y esta liberación puede ser muy rápida, un poco como un resorte que vuelve a su estado normal. Esto proporciona un impulso de calor que podría usarse para calentar otros materiales de los dispositivos.

Pruebas posteriores mostraron que el material era capaz de almacenar la energía durante al menos cuatro meses. La larga duración de la energía almacenada abre posibilidades para el almacenamiento transestacional.

El material funciona un poco como los materiales de cambio de fase, que se usan para suministrar calor en calentadores de manos. Sin embargo, mientras que los calentadores de manos necesitan ser calentados para poder recargarlos, lo bueno de este material es que captura energía directamente del sol. Tampoco tiene partes móviles o electrónicas, por lo que no hay pérdidas en el almacenamiento y la liberación de la energía solar. Esperamos que con un mayor desarrollo seamos capaces de hacer otros materiales que almacenen aún más energía.

Dr. John Griffin, profesor Química de Materiales Universidad de Lancaster.

Otras aplicaciones potenciales para los materiales cristalinos que contienen moléculas de fotoconmutadores incluyen el almacenamiento de datos: la disposición bien definida de los fotoconmutadores en la estructura cristalina significa que en principio podrían ser cambiados uno a uno usando una fuente de luz precisa y por lo tanto almacenar datos como en un CD o DVD, pero a nivel molecular. También tienen potencial para la entrega de drogas – las drogas podrían ser encerradas dentro de un material usando fotointerruptores y luego liberadas a demanda dentro del cuerpo usando un disparador de luz o calor.

Aunque los resultados fueron prometedores en cuanto a la capacidad de este material para almacenar energía durante largos períodos de tiempo, su densidad energética fue modesta. Los próximos pasos son investigar otras estructuras MOF así como tipos alternativos de materiales cristalinos con mayor potencial de almacenamiento de energía.

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