
19 دسامبر 2024 -توسط دانشگاه موناش-عکس هایی از مخلوط یوتکتیک اسید بوریک (χBA = 0.60) و اسید سوکسینیک (χSA = 0.40) در ظرف DSC با روکش طلا. قبل از (الف) و بعد از (ب) 1000 چرخه گرمایش و سرمایش. اعتبار: طبیعت (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08214-1
محققان دانشگاه موناش به پیشرفتی در فناوری ذخیرهسازی انرژی دست یافتهاند که میتواند به طور قابلتوجهی دور شدن جهانی از سوختهای فسیلی را پیش ببرد. این کشف که در مطالعهای که در 18 دسامبر در Nature منتشر شد، شامل یک ماده جدید ذخیرهسازی انرژی حرارتی (TES) است که میتواند به استفاده مؤثرتر و کارآمدتر از انرژیهای تجدیدپذیر کمک کند.
این ماده TES میتواند راهحل پایدارتری برای یکی از چالشهای اصلی در ذخیرهسازی انرژیهای تجدیدپذیر ارائه دهد: نحوه ذخیره مقادیر زیاد انرژی به صورت ارزان و پایدار.این ماده تازه کشف شده سه حالت ذخیره انرژی را با هم ترکیب می کند و یک سیستم ” سه وجهی” ایجاد می کند که انرژی حرارتی را با کارایی بی سابقه ای ذخیره می کند.
دکتر Karolina Matuszek، نویسنده اصلی مطالعه، از دانشکده شیمی دانشگاه موناش، گفت: “این ماده نشان دهنده یک جهش بزرگ به جلو در ذخیره انرژی حرارتی است.”
او گفت: “با ادغام سه شکل متمایز ذخیره انرژی در یک ماده، ما به سطحی از کارایی و عملکرد دست یافتیم که قبلا دست نیافتنی بود.”«این توسعه پتانسیل تغییر شکل چشمانداز انرژیهای تجدیدپذیر را دارد.”اگر بتوانیم انرژی را به طور موثرتری ذخیره کنیم، انرژی های تجدیدپذیر را قابل اعتمادتر می کنیم – و این ما را به آینده ای پایدار و کربن زدایی نزدیکتر می کند.”
این ماده، مخلوطی از اسیدهای بوریک و سوکسینیک است که در حدود 150 درجه سانتیگراد تحت یک انتقال قرار می گیرد و می تواند 600 مگا ژول در هر متر مکعب انرژی ذخیره کند که تقریبا دو برابر بیشتر از بسیاری از مواد موجود است.
این سیستم سهگانه جدید، امکانات جدیدی را برای باتری کارنو، یک فناوری پیشرفته ذخیرهسازی انرژی، باز میکند. باتری کارنو انرژی الکتریکی را برای ذخیره سازی به انرژی حرارتی تبدیل می کند، سپس در صورت نیاز به برق برمی گردد. در این طراحی، مواد جدید به عنوان جزء کلیدی در ذخیره انرژی حرارتی عمل میکند و بیش از 1000 چرخه گرمایش و سرمایش را تحمل میکند و پایداری و عملکرد عالی را در طول زمان نشان میدهد.
کلید عملکرد این ماده توانایی آن در ذخیره انرژی از طریق سه مکانیسم به طور همزمان است. ابتدا گرمای محسوس را در حین گرم شدن ذخیره می کند، سپس در طی ذوب مخلوط، اسید بوریک تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرد که انرژی را بیشتر ذخیره می کند. قابل توجه است که واکنش شیمیایی بسیار برگشت پذیر است، و اجازه می دهد تا مواد به طور مکرر بدون تخریب استفاده شوند، یک پیشرفت در مواد TES ترموشیمیایی.
نکته مهم این است که این ماده هم کم هزینه و هم سازگار با محیط زیست است. اسید بوریک، یک ماده مقاوم در برابر شعله مشتق شده از سنگ معدن بور، و اسید سوکسینیک، یک ماده شیمیایی مبتنی بر زیستی، ارزان و پایدار هستند. این باعث میشود که این ماده نه تنها مقرونبهصرفهتر از فناوری باتریهای لیتیومی فعلی باشد، بلکه از نظر زیستمحیطی پایدارتر باشد و به فلزات کمیاب متکی نباشد.
دکتر ماتوژک گفت: «توانایی این ماده برای عملکرد بسیار مؤثر در باتریهای کارنو میتواند نحوه ذخیره انرژی تجدیدپذیر را تغییر دهد. این فقط در مورد ذخیره انرژی نیست، بلکه در مورد انجام این کار به روشی مقیاس پذیر، پایدار و مقرون به صرفه است.
یکی از مزایای بزرگ این ماده پایداری آن است. اسید بوریک و اسید سوکسینیک هر دو ارزان و دوستدار محیط زیست هستند و این را به یک راه حل واقعا سبز برای ذخیره انرژی تبدیل می کند.