Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara Kampüsü’nden araştırmacılar, güneş ısısını kimyasal bağlarda depolayabilen yeni bir “sıvı pil” geliştirdi. Pirimidon temelli sistemin enerji yoğunluğu lityum-iyon bataryaları geride bırakıyor.
NTV’den Çağla Üren’in haberine göre, Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara Kampüsü’nden araştırmacı Han Nguyen ve ekibi içinde berrak bir sıvı bulunan küçük bir şişe icat etti. Sadece basit bir organik molekül, biraz güneş ışığı ve yaşamın temel planından ilham alan bir tasarım geliştirildi. Bu sıvı, kelimenin tam anlamıyla kendi kendini kaynatabilecek güce sahip.
Ekip yenilenebilir enerjinin en inatçı sorunlarından birine çözüm bulduklarını söylüyor: Güneş ısısını kaybetmeden depolamak. Geleneksel güneş panelleri ışığı elektriğe çeviriyor ve bu elektrik ya anında kullanılmak zorunda ya da ağır lityum-iyon bataryalarda depolanıyor. Yeni tasarım ise güneş enerjisini doğrudan kimyasal bağların içinde saklayan bir “sıvı pil”.
Sistemin sırrı “pirimidon”
Sistemin sırrı “pirimidon” adlı bir molekülde yatıyor. Güneş ışığı moleküle çarptığında sadece ısınmakla kalmıyor; fiziksel olarak bükülerek yüksek enerjili, “gerilmiş” bir şekle geçiyor. Tıpkı kurulmuş bir yay gibi bu formda kilitli kalıyor. Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda ise küçük bir tetikleyici -örneğin bir damla asit ya da biraz ısı- molekülün eski hâline dönmesini sağlıyor ve depolanan enerji ısı patlaması şeklinde açığa çıkıyor.
Scienceblog’a konuşan Nguyen bu süreci, güneş ışığında kararan fotokromik gözlüklere benzeterek, “İçerideyken camlar şeffaftır. Güneşe çıktığınızda kendiliğinden kararır. Tekrar içeri girince yeniden şeffaflaşır. Ancak burada değişen renk değil, enerji düzeyi.” dedi.
Bu yaklaşım “Moleküler Güneş Isıl (MOST) enerji depolama” olarak biliniyor. Konsept yeni değil, ancak bugüne kadar laboratuvar merakı olmanın ötesine geçememişti. Önceki denemeler ya zehirli çözücüler gerektiriyor ya da enerji yoğunluğu düşük, ağır moleküller kullanıyordu. Yeni tasarımın arkasındaki ekip ise hafif ve kompakt bir moleküle odaklandı.
Enerji yıllarca depolanabiliyor
Ortaya çıkan yeni pirimidon temelli sistemin enerji yoğunluğu kilogram başına 1,6 megajulün (MJ/kg) üzerine çıkıyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, telefonlarda ve elektrikli araçlarda kullanılan tipik lityum-iyon bataryalar yaklaşık 0,9 MJ/kg seviyesinde. Yani bu “sıvı güneş yakıtı” neredeyse iki kat daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip.
Üstelik klasik bataryaların aksine zamanla şarj kaybetmiyor; enerji yıllarca bir tankta depolanabiliyor ve ihtiyaç duyulduğunda kullanılabiliyor.
Han’ın laboratuvarında doktora öğrencisi olan Benjamin Baker, “Güneş panellerinde enerjiyi depolamak için ek bir batarya sistemine ihtiyaç duyarsınız. Moleküler güneş ısıl depolamada ise malzemenin kendisi güneşten aldığı enerjiyi saklayabiliyor” ifadelerini kullandı.
Su kaynatma testi
Laboratuvarda yapılan “su ısıtıcısı” deneyinde, yalnızca yarım mililitre malzemeden açığa çıkan ısı suyu kaynatmaya yetti. Bu alanda daha önce ancak ılık bir sıcaklık artışı elde edilebildiği düşünüldüğünde, bu sonuç önemli bir atılım olarak görülüyor.
Araştırmacılar, malzemenin sıvı olması ve su içinde çözünebilmesi sayesinde pratik uygulamalar hayal ediyor. Buna göre sıvı, gündüzleri evlerin çatısındaki şeffaf kolektörlerden pompalanarak “şarj” edilebilir. Ardından yalıtımlı bir tankta depolanabilir. Güneş battığında ve hava soğuduğunda sistem tetiklenerek depolanan ısı serbest bırakılabilir; böylece karbon salımı olmadan sıcak su ve ısınma sağlanabilir.
Yine de “şişelenmiş güneş” ürünlerini yapı market raflarında görmek için henüz erken. Mevcut molekül esas olarak güneş spektrumunun yalnızca yüzde 5’ini oluşturan UV ışığını soğuruyor. Ekip şimdi molekülü “kırmızıya kaydırarak” görünür ışığı da emebilecek hâle getirmek için çalışıyor.
