Cienkie powłoki wykonane z nowego typu materiału - struktur metaloorganicznych (MOF) - może pochłaniać energię słoneczną w miesiącach letnich i zapewniać ciepło budynkom zimą bez użycia paliwa czy elektryczności.

Przejście z paliw kopalnych na energię odnawialną będzie wielkim wyzwaniem. Prawdopodobnie najważniejszym z nich jest magazynowanie energii z niestałych źródeł, takich jak Słońce i wiatr. Odpowiedzią na to pytanie może być nowy materiał, którego właściwości pozwalają na wychwytywanie i magazynowanie energii słonecznej przez kilka miesięcy w temperaturze pokojowej. W razie potrzeby materiał może uwalniać energię w postaci ciepła.

Materiał został opisany w czasopiśmie Chemistry of Materials w artykule „Długoterminowe magazynowanie energii słonecznej w środowisku w materiale przesuwającym fazę stałą na bazie MOF” do użytku w miesiącach zimowych. Może też prowadzić do systemu magazynowania ciepła, podobnego do akumulatora, ale niewymagającego elektryczności ani złożonej mechaniki.

Magazynowanie energii słonecznej będzie miało kluczowe znaczenie, jeśli ma być wykorzystywane na dużą skalę. Jednym ze sposobów na to jest przechowywanie energii elektrycznej wytwarzanej przez panele słoneczne w bateriach. Ale baterie są na ogół drogie i niepraktyczne w regionach odległych lub słabo rozwiniętych. Przechowywanie energii słonecznej w cieczach poprzez zmianę wiązań chemicznych może być sensowniejsze i tańsze.

Zespół naukowców z Lancaster University postanowił zbadać potencjał magazynowania energii materiału takiego jak struktury metaloorganiczne. Są to ciała stałe o wysoce zorganizowanej strukturze krystalicznej. Są bardzo porowate, dzięki czemu mogą pomieścić inne cząsteczki. Naukowcy badają te materiały pod kątem zastosowania w takich dziedzinach, jak magazynowanie wodoru lub usuwanie wycieków ropy.

Zespół z Lancaster wykorzystał MOF wcześniej stworzony przez japońskich naukowców. Pory MOF zawierają azobenzen, związek na bazie węgla, który doskonale pochłania światło. Azobenzen ma również właściwości, które pozwalają mu zmieniać kształt pod wpływem bodźców zewnętrznych, takich jak ciepło czy światło. Kiedy naukowcy napromieniowali materiał światłem ultrafioletowym, pochłonął on energię, przekształcił ją i przechował, podobnie jak sprężyna przechowująca energię. Pod wpływem ciepła z zewnątrz materiał uwalnia energię i powraca do swojego pierwotnego kształtu.

Podczas gdy inne podobne światłoczułe materiały przechowują energię przez kilka dni, testy przeprowadzone przez naukowców wykazały, że materiał ten przechowuje energię przez cztery miesiące. Szacują, że może magazynować energię przez cztery i pół roku!

Ponadto MOF jest stabilny chemicznie, dzięki czemu można go łatwo przechowywać lub przekształcać w powłoki, które można nakładać na konstrukcje. Nie ma również ruchomych ani elektronicznych części, więc nie ma strat w przechowywaniu i uwalnianiu energii słonecznej. Naukowcy mają teraz nadzieję, że udoskonalą tę koncepcję, badając inne materiały MOF.