Nanotubos de Carbono la nueva forma de almacenar el calor del sol

Los nanotubos de carbono modificados pueden almacenar energía solar indefinidamente, entonces se recarga por la exposición al Sol.

Una nueva aplicación de nanotubos de carbono, desarrollado por investigadores del MIT, promete ser un enfoque innovador para el almacenamiento de energía solar para su uso siempre que sea necesario.

Almacenar el calor del sol en forma de productos químicos – en lugar de convertir a la electricidad o el almacenamiento de la propia térmico en un recipiente aislado en gran medida – tiene ventajas significativas, ya que, en principio, el material químico pueden ser almacenados por largos períodos de tiempo sin perder ninguno de sus la energía almacenada. El problema con este enfoque ha sido que hasta ahora los productos químicos necesarios para realizar esta conversión y el almacenamiento sea degradada dentro de unos pocos ciclos, incluido el rutenio o elemento, que es raro y caro.

El año pasado, el profesor asociado del MIT Jeffrey Grossman y cuatro co-autores descubierto exactamente cómo fulvalene diruthenium – conocido por los científicos como la mejor química reversible para el almacenamiento de energía solar, ya que no se degradan – fue capaz de lograr esta hazaña. Grossman dijo que en el momento en que una mejor comprensión de este proceso podría hacer más fácil la búsqueda de otros compuestos, hechos de materiales abundantes y baratos, lo que podría ser utilizado de la misma manera.

Ahora, él y postdoctorado Alexie Kolpak han tenido éxito en hacer precisamente eso. Un artículo que describe los nuevos hallazgos ha sido publicado en la revista Nano Letters , y aparecerá impreso en un próximo número.

El nuevo material encontrado por Grossman y Kolpak se hace uso de los nanotubos de carbono, diminutas estructuras tubulares de carbono puro, en combinación con un compuesto llamado azobenceno. Las moléculas resultantes, producidos utilizando plantillas de nanoescala para dar forma y restringen su estructura física, el aumento de “las nuevas propiedades que no están disponibles” en los materiales por separado, dice Grossman, el profesor Richard Carl Soderberg asociado de ingeniería eléctrica.

No sólo es este sistema de nuevo producto químico menos costoso que el compuesto antes de rutenio que contienen, pero también es mucho más eficiente en el almacenamiento de energía en una determinada cantidad de espacio – cerca de 10.000 veces más alta en densidad de energía volumétrica, Kolpak dice – lo que su energía comparable a las baterías de litio-ion de densidad. Mediante el uso de métodos de nanofabricación, “usted puede controlar las interacciones [las moléculas], el aumento de la cantidad de energía que puede almacenar y la longitud de tiempo durante el cual puede almacenar – y lo más importante, se puede controlar de manera independiente”, dice .

Termoquímica de almacenamiento de la energía solar utiliza una molécula cuya estructura cambia cuando se expone a la luz solar, y puede permanecer estable en el que se forman de manera indefinida. Luego, cuando le dio un codazo a un estímulo – un catalizador, un pequeño cambio de temperatura, un destello de luz – que rápidamente puede cerrarse de nuevo a su otra forma, liberando la energía almacenada en un estallido de calor. Grossman describe como la creación de una batería recargable de calor con una larga vida útil, al igual que una batería convencional.

Una de las grandes ventajas del nuevo enfoque para aprovechar la energía solar, Grossman dice, es que simplifica el proceso mediante la combinación de la recolección y almacenamiento de energía en un solo paso. “Hay un material que convierte los dos y almacena la energía”, dice. “Es robusto, no se degrada, y es barato.” Una limitación, sin embargo, es que si bien este proceso es útil para aplicaciones de calefacción, para producir electricidad se requiere un paso de conversión, el uso de dispositivos termoeléctricos o la producción de vapor para mover un generador.

Mientras que el nuevo trabajo demuestra la capacidad de almacenamiento de energía de un tipo específico de molécula – azobenceno funcionalizado nanotubos de carbono – Grossman dice que la forma se ha diseñado el material supone “un concepto general que se puede aplicar a muchos nuevos materiales”. Muchos de estos ya han sido sintetizadas por otros investigadores para diferentes aplicaciones, y sólo tendría que tener sus propiedades afinado para el almacenamiento de energía solar térmica.

La clave para controlar el almacenamiento de energía solar térmica es una barrera de energía que separa los dos estados estables de la molécula puede adoptar, la comprensión detallada de la barrera es fundamental para la investigación antes de Grossman en fulvalene dirunthenium, lo que representa para su estabilidad a largo plazo. Demasiado bajo una barrera, y la molécula volvería con demasiada facilidad a sus “sin carga” del Estado, en su defecto para almacenar energía durante largos períodos, si la barrera demasiado alta, no sería capaz de liberar su energía con facilidad cuando sea necesario. “La barrera tiene que ser optimizada”, dice Grossman.

Ya, el equipo está “muy activamente buscando a una amplia gama de nuevos materiales”, dice. Aunque ya han identificado a los materiales muy prometedores se describe en este trabajo, dice, “Yo lo veo como la punta del iceberg. Estamos muy jazzed al respecto”.

Yosuke Kanai, profesor asistente de química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, dice que “la idea de forma reversible el almacenamiento de la energía solar en los enlaces químicos está ganando mucha atención en estos días. La novedad de este trabajo es cómo estos autores han demostrado que la densidad de energía puede aumentar considerablemente mediante el uso de nanotubos de carbono como plantillas nanoescala. Esta idea innovadora que también abre una vía interesante para adaptar los ya conocidos moléculas fotoactivos para la energía solar térmica y combustibles de almacenamiento en general. “

Fuente: sciencedaily.com