Cho đến nay, việc sản xuất và lưu trữ điện từ năng lượng mặt trời vẫn phụ thuộc vào nhiều thiết bị khác nhau, dẫn đến tổn thất chuyển đổi. Điều đó có thể sớm thay đổi, khi các nhà hóa học tại Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) và các viện nghiên cứu khác ở Đức, Úc, Anh, Ý, Thụy Điển và Mỹ đang tiến hành nghiên cứu một phân tử hydrocarbon có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời. thành điện năng hoặc tiết kiệm năng lượng lâu dài dưới dạng hóa học.
Phổ hấp thụ được tính toán Wigner đã lấy mẫu phổ hấp thụ của QC bằng cách sử dụng 10.000 điều kiện ban đầu được mở rộng bằng Gaussian (FWHM = 0,1 eV). Được tính toán bằng cách sử dụng hình học và năng lượng ở cấp độ lý thuyết RMS(9)-CASPT2(2,6)/6-31 G* + D. Nguồn: Hóa học tự nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41557-023-01420-w
Điều này có thể mở đường cho các mô-đun năng lượng mặt trời hữu cơ hoàn toàn mới. Các nguyên tắc cơ bản về chuyển đổi và lưu trữ bằng cách sử dụng phân tử này hiện đã được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.
Vẫn còn hy vọng lớn rằng năng lượng mặt trời sẽ là động lực chính cho quá trình chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, vì ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng dễ bay hơi nên cần phải tìm ra giải pháp để lưu trữ năng lượng hiệu quả.
Giáo sư Tiến sĩ Julien Bachmann, Chủ tịch Hóa học Vật liệu Màng mỏng (CTFM) tại Đại học New York, giải thích: “Cho đến nay, chúng tôi đã chuyển điện từ các mô-đun năng lượng mặt trời không được tiêu thụ ngay vào pin, nơi có thể sử dụng điện khi cần thiết”. FAU. "Bằng cách thay đổi liên tục giữa năng lượng hóa học và năng lượng điện, ít nhất 30% năng lượng chuyển đổi ban đầu bị mất trong quá trình lưu trữ pin này."
Cùng với Michael Bosch, một ứng cử viên tiến sĩ tại Chủ tịch CTFM, Bachmann hy vọng có thể tạo ra một đặc tính mới từ một vật liệu đã biết, khiến nó có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện hoặc lưu trữ năng lượng, tùy theo yêu cầu. Vật liệu được đề cập là norbornadiene, một đồng phân hydrocarbon bao gồm hai vòng phân tử. Nếu norbornadiene tiếp xúc với tia cực tím, sự tái tổ chức một phần các liên kết nguyên tử sẽ dẫn đến việc nó chuyển đổi thành quadricyclane có cấu trúc tương tự nhưng có độ căng cao hơn.
Bachmann giải thích: “Quá trình chuyển đổi đã được biết đến, tuy nhiên, nghiên cứu cho đến nay vẫn tập trung vào việc thu hồi năng lượng dự trữ dưới dạng nhiệt”. "Phương pháp tiếp cận mới của chúng tôi liên quan đến việc kiểm soát quy trình để cho phép năng lượng lưu trữ cũng được cung cấp dưới dạng điện, thậm chí sau nhiều tháng trôi qua."
Các nhà khoa học vẫn chưa hiểu đầy đủ về cơ chế hóa lý đằng sau sự chuyển đổi giữa các đồng phân. Các nhà nghiên cứu từ Úc, Anh, Ý, Thụy Điển và Mỹ đang hợp tác với các đồng nghiệp từ FAU để hiểu rõ hơn về quá trình này bằng cách sử dụng quang phổ quang điện tử.
Bachmann phát biểu: “Chúng ta càng biết nhiều về động lực học của quá trình biến đổi quang điện và điện hóa thì chúng ta càng có thể sửa đổi thiết kế của phân tử cho phù hợp với các chức năng mong muốn tốt hơn”.
Ví dụ, mục đích của nghiên cứu trong tương lai không chỉ là sử dụng kích thích tia cực tím mà còn sử dụng phổ rộng ánh sáng mặt trời để kích thích electron. Bachmann giải thích: “Có rất nhiều tiềm năng. “Mật độ năng lượng thuần túy của hệ thống norbornadiene-quadricyclane có thể so sánh với pin lithium-ion.”
Nếu các nhà nghiên cứu thành công trong việc kiểm soát một cách đáng tin cậy quá trình chuyển đổi norbornadiene-quadricyclane thuận nghịch thì điều này không chỉ dẫn đến một mô-đun năng lượng mặt trời hiệu quả mà còn phù hợp để lưu trữ điện. Vật liệu dựa trên hydrocarbon hữu cơ cũng sẽ có hiệu quả về mặt chi phí khi sản xuất, không cần kim loại hiếm và dễ dàng thải bỏ hoặc tái chế theo cách thân thiện với môi trường khi kết thúc vòng đời của nó.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
