خبر کامل
فناوری نوین ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی: مولکول پیریمیدون و سیستم MOST
محققان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا (UCSB) با توسعه فناوری نوین «ذخیره‌سازی حرارتی خورشیدی مولکولی» (MOST)، گامی بلند در جهت تحول در نحوه ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی برداشته‌اند. این سیستم انقلابی، با استفاده از مولکولی به نام «پیریمیدون»، نور خورشید را مستقیماً جذب کرده و آن را به صورت انرژی بالقوه در پیوندهای شیمیایی خود ذخیره می‌کند، ارائه‌دهنده راهکاری کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای نیازهای گرمایشی جهان.
تحول در ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی
سیستم‌های فعلی ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی با چالش‌های متعددی روبرو هستند. نور خورشید ابتدا به برق تبدیل می‌شود، سپس در باتری‌های شیمیایی ذخیره شده و در نهایت دوباره برای تولید گرما یا نور مورد استفاده قرار می‌گیرد. این چرخه طولانی منجر به اتلاف قابل توجه انرژی و استهلاک زودهنگام باتری‌ها می‌شود.
اما سیستم MOST این واسطه‌های پرهزینه و ناکارآمد را حذف می‌کند. مولکول پیریمیدون، که از ساختارهای بلوک سازنده DNA مشتق شده، به گونه‌ای طراحی شده است که مانند یک «تله‌موش مولکولی» عمل می‌کند. با تابش نور خورشید، شکل هندسی این مولکول تغییر کرده و به حالتی تحت فشار به نام Dewar isomer درمی‌آید که انرژی خورشید را در پیوندهای خود قفل می‌کند. این انرژی می‌تواند برای مدت طولانی و بدون هیچ‌گونه هدررفتی ذخیره شود.
ظرفیت ذخیره‌سازی بی‌سابقه
یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های این ماده، ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی بالای آن است. پیریمیدون قادر است ۱.۶ مگاژول انرژی در هر کیلوگرم را در خود نگه دارد که معادل ۴۴۴ وات‌ساعت بر کیلوگرم است. این میزان تقریباً دو برابر ظرفیت باتری‌های لیتیوم-یونی مورد استفاده در خودروهای برقی مدرن است.
نکته حیاتی دیگر این است که نیمی از نیاز انرژی جهان صرف تولید گرما می‌شود، از جمله گرمایش منازل، پخت‌وپز و آب گرم. در سیستم‌های سنتی، تبدیل برق به گرما بازدهی پایینی دارد. اما مولکول پیریمیدون با افزودن یک کاتالیزور، انرژی قفل‌شده خود را مستقیماً به شکل گرما آزاد می‌کند. محققان تاکید کرده‌اند که این گرما برای جوشاندن آب نیز کافی است، که پتانسیل عظیمی برای گرمایش خانگی و صنعتی بدون نیاز به تبدیل‌های پرهزینه انرژی دارد.
چالش‌ها و چشم‌انداز آینده
سیستم MOST در حال حاضر در مراحل اولیه آزمایشگاهی قرار دارد. چالش اصلی پیش روی دانشمندان، اصلاح مولکول پیریمیدون است تا بتواند طیف گسترده‌تری از نور خورشید، از جمله نور مرئی، را به جای تنها نور فرابنفش، جذب کند. علاوه بر این، تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی تبدیل کاتالیزورهای مایع به جامد هستند. هدف نهایی این است که سیستم MOST به شکلی پایدار و قابل نصب، مانند یک فیلتر دائمی، در لوله‌ها و مخازن گرمایشی منازل مورد استفاده قرار گیرد، که می‌تواند انقلابی در مصرف انرژی گرمایشی ایجاد کند و آن را به راهکاری ارزان و دائمی تبدیل نماید.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
