Neuartiges Material kann jahrelang Energie aus Licht speichern

Ein Team der Lancaster University hat ein neues Material entwickelt, das in der Lage ist, Energie über Monate und potenziell sogar Jahre zu speichern. Das Material wird mit Licht aktiviert und gibt die gespeicherte Energie dann bei Bedarf als Hitze wieder ab.

Kalte Sonne — Foto: Cold Sun, Mark Vegas, Flickr, CC BY-SA 2.0

Lichtenergie wird in Molekülen gespeichert

Das Team begann mit einem sogenannten metallorganischen Gerüst (metal-organic framework, kurz MOF), einem Material, das für seine poröse Eigenschaft bekannt ist und daher eine sehr große Oberfläche hat. MOF können so viele Moleküle aufnehmen und sind daher gut zum Entsalzen oder Filtern von Wasser oder der Aufnahme von CO2 geeignet.

Für ihre Studie testeten die Forscher, wie gut ein MOF in der Lage ist, Energie zu speichern. Sie begannen mit einem Material namens DMOF1 und beluden die Poren des Gerüsts mit Azobenzol-Molekülen, die hervorragend geeignet sind, um Licht aufzunehmen. Die Aufnahme führt dann dazu, dass die Moleküle ihre physikalische Form verändern.

Wenn das Material dann UV-Licht ausgesetzt wird, verändern die Azobenzol-Moleküle ihr Erscheinungsbild in eine längliche Form. Im Normalfall wird diese Formänderung wieder rückgängig gemacht, wenn das Licht ausgeschaltet wird. Im Fall des modifizierten MOF halten dessen Formen die Moleküle in der länglichen Form, sodass die Energie des Lichts in ihnen gespeichert wird.

Wenn diese Energie wieder benötigt wird, reicht es aus, das Material geringfügig zu erwärmen. Zu diesem Zeitpunkt wird die gespeicherte Energie relativ schnell als eine Art Hitzewelle freigegeben. Diese Hitzewelle übersteigt die für die Freigabe benötigte Hitze bei Weitem, sodass unterm Strich eine deutlich positive Energiebilanz zurückbleibt.

Energiedichte muss erhöht werden

Das Material benötigt keinerlei externe Energie für das Speichern der Energie des Lichts. Außerdem kann der Vorgang bei Raumtemperatur stattfinden und das Material bleibt längere Zeit stabil. Die Studie dauerte vier Monate – die Forscher schätzen jedoch, dass die Energie bis zu 4,5 Jahre lang gespeichert werden kann.

„ The material functions a bit like phase change materials, which are used to supply heat in hand warmers. However, while hand warmers need to be heated in order to recharge them, the nice thing about this material is that it captures ‘free‘ energy directly from the Sun. It also has no moving or electronic parts and so there are no losses involved in the storage and release of the solar energy. We hope that with further development we will be able to make other materials which store even more energy“, so John Griffin, der die Studie leitete.

Aktuell hat das Material noch eine relativ geringe Energiedichte, aber die Forscher wollen daran arbeiten, diese zu erhöhen. Eines Tages, so hoffen sie, kann das Material genutzt werden, um Sonnenenergie während des Tages direkt zu speichern und dann nachts als Hitzeenergie wieder abzugeben. Ein weiteres Nutzungsszenario wäre es, Energie im Sommer für die Nutzung im Winter zu speichern. Möglicherweise könnte es im Gebäudebau eingesetzt werden oder in Szenarios, in denen schnell Eis geschmolzen werden muss.

via Eureka Alert