Güneş Enerjisini Daha Verimli Depolamak Amacıyla Bir “Molekül” Geliştirildi

Linköping Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Güneş ışığından enerjiyi emen ve kimyasal bağlarda depolayan bir molekül geliştirdiler. Molekülün olası uzun süreli kullanımı, Güneş enerjisini verimli bir şekilde yakalamak ve daha sonra tüketim için depolamaktır.

Dünya, Güneş'ten insanların kullanabileceğinden çok daha fazla enerji alır. Ancak Güneş enerjisinin zorluklarından biri, enerjiyi verimli bir şekilde depolamaktır. Bu durum Linköping Üniversitesi'ndeki bilim insanlarını Güneş enerjisini yeni bir molekülde yakalama ve depolama olasılığını araştırmaya yönlendirdi.


Linköping Üniversitesi Fizik, Kimya ve Biyoloji Bölümü'nde hesaplamalı fizik profesörü ve çalışmanın lideri Bo Durbeej, “Molekülümüz iki farklı form alabilir: Güneş ışığından enerjiyi emebilen bir ana form ve ana formun yapısının değiştiği ve kararlı kalırken çok daha fazla enerji açısından zengin hale geldiği alternatif bir form. Bu, enerjiyi moleküldeki güneş ışığında verimli bir şekilde depolamayı mümkün kılıyor” dedi.


Molekül, “moleküler fotoğraf anahtarları " olarak bilinen bir gruba aittir.” Bunlar her zaman kimyasal yapılarında farklılık gösteren iki farklı formda, izomerde mevcuttur. İki formun farklı özellikleri vardır ve LİU araştırmacıları tarafından geliştirilen molekül durumunda, bu fark enerji içeriğindedir.


Bu, bir fotoğraf anahtarının yapısının ve dolayısıyla özelliklerinin aydınlatılarak değiştirilebileceği anlamına gelir. Foto anahtarlar için olası bir uygulama alanı, molekülün iki formunun farklı elektriksel iletkenliklere sahip olduğu moleküler elektroniktir. Başka bir alan, molekülün bir formunun farmakolojik olarak aktif olduğu ve vücuttaki belirli bir hedef proteine bağlanabildiği, diğer formun ise inaktif olduğu fotofarmakolojidir.


Araştırmada, deneylerin önce yapıldığı ve teorik çalışmaların daha sonra deneysel sonuçları doğruladığı yaygındır, ancak bu durumda prosedür tersine çevrilmiştir. Bo Durbeej ve ekibi, teorik kimya alanında çalışmakta ve kimyasal reaksiyonların hesaplamalarını ve simülasyonlarını yapmaktadır.


Bu çalışma, Linköping'deki Ulusal Süper Bilgisayar Merkezi Mgk'daki süper bilgisayarlarda gerçekleştirilen gelişmiş bilgisayar simülasyonlarını içerir. Hesaplamalar, araştırmacıların geliştirdiği molekülün ihtiyaç duydukları kimyasal reaksiyona gireceğini ve 200 femtosaniye içinde son derece hızlı gerçekleşeceğini gösterdi. Macaristan'daki Doğa Bilimleri Araştırma Merkezi'ndeki meslektaşları daha sonra molekülü inşa edebildiler ve teorik öngörüyü doğrulayan deneyler yapabildiler.


Molekülde büyük miktarda Güneş enerjisi depolamak için araştırmacılar, iki izomer arasındaki enerji farkını mümkün olduğunca büyük hale getirmeye çalıştılar. Moleküllerinin ana formu son derece kararlıdır, organik kimya içinde molekülün “aromatik " olduğunu söyleyerek ifade edilen bir özelliktir.” Temel molekül, her biri aromatik olan üç halkadan oluşur. Bununla birlikte, ışığı emdiğinde, aromatiklik kaybolur, böylece molekül çok daha fazla enerji bakımından zengin hale gelir.


Bo Durbeej, “Çoğu kimyasal reaksiyon, bir molekülün yüksek enerjiye sahip olduğu ve daha sonra düşük enerjili bir durumda başlar. Burada tam tersini yapıyoruz, düşük enerjili bir molekül yüksek enerjili bir molekül haline geliyor. Bunun zor olmasını beklerdik, ancak böyle bir tepkinin hem hızlı hem de verimli bir şekilde gerçekleşmesinin mümkün olduğunu gösterdik” dedi.


Araştırmacılar şimdi depolanan enerjinin molekülün enerji bakımından zengin formundan en iyi şekilde nasıl salınabileceğini inceleyecekler. Bu çalışmayla birlikte Güneş enerjisi daha verimli bir şekilde depolanabilecek.


Kaynak:

https://scitechdaily.com/new-molecule-developed-to-store-solar-energy-in-chemical-bonds/