Kako navodi Međunarodna agencija za energiju (IEA), oko 50% globalne finalne potrošnje energije je namenjeno grejanju. Ipak, korišćenje solarne energije u ovom sektoru ostaje relativno nisko u poređenju sa fosilnim izvorima energije. Inherentni problem koji ograničava široku upotrebu solarne energije je povremenost njene direktne dostupnosti.
Obećavajuće rešenje dolazi u obliku molekularnih sistema za skladištenje solarne energije. Konvencionalne strategije skladištenja toplotne energije skladište energiju na kratke periode, na primer, u obliku tople vode. Nasuprot tome, molekularni sistemi za skladištenje solarne energije skladište sunčevu energiju u obliku hemijskih veza, omogućavajući joj da se sačuva nekoliko nedelja ili čak meseci.
Ovi specijalizovani molekuli—ili fotoprekidači—apsorbuju sunčevu energiju i oslobađaju je kasnije kao toplotu, na zahtev. Međutim, ključni izazov za trenutne fotoprekidače je kompromis između kapaciteta skladištenja energije i efikasne apsorpcije sunčeve svetlosti, ograničavajući ukupne performanse. Da bi prevazišli ovaj problem, istraživački timovi sa Univerziteta Johanes Gutenberg u Majncu (JGU) i Univerziteta u Zigenu predstavljaju novi pristup u zajedničkoj studiji.
Rezultati su objavljeni u Angevandte Chemie International Edition.
Novu klasu fotoprekidača je prvi put predstavila grupa profesora Heiko Ihmelsa sa Univerziteta u Zigenu, demonstrirajući izuzetan potencijal za skladištenje energije uporediv sa konvencionalnim litijum-jonskim baterijama. Međutim, njihova funkcionalnost je u početku bila ograničena na aktivaciju UV svetlošću, koja čini samo mali deo sunčevog spektra.
Istraživački timovi u Majncu i Zigenu su sada uveli metodu indirektnog sakupljanja svetlosti, uporedivu sa funkcijom kompleksa za prikupljanje svetlosti u fotosintezi. Ovo uključuje drugo jedinjenje, takozvani senzibilizator, koji pokazuje odlična svojstva apsorpcije vidljive svetlosti.
„U ovom pristupu, senzibilizator apsorbuje svetlost i potom prenosi energiju na fotoprekidač, koji se ne može direktno pobuđivati u ovim uslovima“, objasnio je profesor Kristof Kercig sa odeljenja za hemiju JGU.
Ova nova strategija je povećala efikasnost skladištenja solarne energije za više od jednog reda veličine, što predstavlja veliki korak napred za istraživačku zajednicu za konverziju energije. Potencijalne primene ovih sistema se protežu od rešenja za grejanje u domaćinstvu do velikih skladišta energije, nudeći obećavajući put ka održivom upravljanju energijom.
Tim istraživača sa sedištem u Majncu predvođen profesorom Kercigom i dr. student Till Zahringer je sproveo detaljne spektroskopske analize kako bi istražio složeni sistem, koji su bili od suštinskog značaja za razumevanje osnovnog mehanizma. Svaki korak reakcije pažljivo je ispitao prvi autor rada, Zahringer, što je rezultiralo temeljnim razumevanjem kako sistem funkcioniše.
„Na taj način ne samo da bismo mogli značajno da pomerimo granicu sakupljanja svetlosti, već i da poboljšamo efikasnost konverzije svetlosti u uskladištenu hemijsku energiju“, objasnio je Zahringer.
U radnim uslovima, svaki apsorbovani foton može pokrenuti proces formiranja hemijske veze, što se retko primećuje u fotohemijskim reakcijama zbog nekoliko kanala gubitka energije. Naučnici su uspešno potvrdili robusnost i praktičnost sistema tako što su više puta prelazili između stanja skladištenja energije i stanja oslobađanja energije koristeći solarno svetlo, naglašavajući njegov potencijal za primene u stvarnom svetu.
