[ad_1]

هرچه از سوخت های فسیلی دور می شویم و برای مقابله با تغییرات آب و هوایی به سمت انرژی های تجدیدپذیر می رویم ، نیاز به روش های جدید برای جذب و ذخیره انرژی اهمیت بیشتری پیدا می کند.

محققان دانشگاه لنكستر كه مواد بلوري را مطالعه كردند ، دريافتند كه اين ماده ويژگي هايي دارد كه به آن امكان جذب انرژي از خورشيد را مي دهد. انرژی را می توان برای چند ماه در دمای اتاق ذخیره کرد و در صورت درخواست به صورت گرما آزاد شد.

با پیشرفت بیشتر ، این نوع مواد می توانند پتانسیل مهیجی را به عنوان راهی برای جذب انرژی خورشیدی در ماه های تابستان و ذخیره آن برای استفاده در زمستان – جایی که انرژی خورشیدی کمتری است ، فراهم کنند.

این برای کاربردهایی مانند سیستم های گرمایشی در سیستم های خارج از شبکه یا مکان های از راه دور و یا به عنوان یک افزودنی سازگار با محیط زیست برای گرمایش معمولی در خانه ها و دفاتر ، بسیار ارزشمند است. به طور بالقوه می توان آن را به عنوان یک پوشش نازک تولید کرد و روی سطح ساختمان قرار داد یا روی شیشه جلو اتومبیل استفاده کرد ، جایی که می توان از گرمای ذخیره شده برای یخ زدایی شیشه در هنگام یخ زدن صبح های زمستان استفاده کرد.

این ماده بر اساس نوع “قاب فلزی-آلی” (MOF) ساخته شده است. آنها از شبکه ای از یونهای فلزی تشکیل شده اند که توسط مولکول های پایه کربن به هم پیوسته و ساختارهای سه بعدی را تشکیل می دهند. خاصیت کلیدی MOF ها متخلخل بودن آنها است ، به این معنی که آنها می توانند با پذیرش مولکول های کوچک دیگر در ساختار خود ، مواد کامپوزیتی را تشکیل دهند.

تیم تحقیقاتی لنکستر تصمیم گرفت تا دریابد که آیا یک کامپوزیت MOF که قبلاً توسط یک تیم تحقیقاتی جداگانه در دانشگاه کیوتو در ژاپن ساخته شده و به عنوان “DMOF1” شناخته می شود ، می تواند برای ذخیره انرژی استفاده شود – چیزی که قبلاً مورد مطالعه قرار نگرفته است. .

منافذ MOF با مولکولهای آزوبنزن پر شده است – ترکیبی که نور را به شدت جذب می کند. این مولکول ها به عنوان سوئیچ عکس عمل می کنند ، که نوعی “ماشین مولکولی” است که می تواند با اعمال محرک خارجی مانند نور یا گرما تغییر شکل دهد.

در آزمایشات ، محققان این ماده را در معرض نور ماوراlet بنفش قرار دادند و باعث تغییر شکل مولکولهای آزوبنزن به یک پیکربندی متشنج در داخل منافذ MOF شدند. این فرآیند انرژی را به روشی مشابه انرژی بالقوه یک فنر خم شده ذخیره می کند. نکته مهم ، منافذ MOF باریک مولکولهای آزوبنزن را به شکل فشار گرفته آنها به دام می اندازد ، این بدان معنی است که انرژی پتانسیل را می توان برای مدت طولانی در دمای اتاق ذخیره کرد.

هنگامی که گرمای خارجی به عنوان ماشه ای برای “تغییر حالت” خود استفاده می شود ، انرژی دوباره آزاد می شود و این آزادسازی می تواند بسیار سریع باشد – کمی شبیه یک فنر برگشتن مستقیم. این افزایش گرما را فراهم می کند که می تواند برای گرم کردن سایر مواد روی دستگاه مورد استفاده قرار گیرد.

آزمایشات بیشتر نشان داد که این ماده حداقل چهار ماه قادر به ذخیره انرژی است. این یک جنبه هیجان انگیز از کشف است ، زیرا بسیاری از مواد پاسخ دهنده به نور در عرض چند ساعت یا چند روز برمی گردند. طولانی بودن انرژی ذخیره شده فرصت هایی را برای ذخیره خارج از فصل فراهم می کند.

مفهوم ذخیره انرژی خورشیدی در سوئیچ های عکس قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته است ، اما بیشتر مثال های قبلی نیاز به مایع بودن سوئیچ های عکس دارند. از آنجا که کامپوزیت MOF به جای سوخت مایع ، جامد است ، از نظر شیمیایی پایدار است و حاوی آن آسان است. این کار تبدیل شدن به پوشش ها یا دستگاه های مستقل را بسیار آسان می کند.

دکتر جان گریفین ، استاد ارشد شیمی مواد در دانشگاه لنکستر و محقق اصلی این مطالعه ، گفت: “این ماده عملکرد کمی مانند مواد تغییر دهنده فاز دارد که برای تأمین گرمای گرم کننده های دستی استفاده می شود. در حالیکه برای شارژ آنها به گرمکن دستی نیاز است ، نکته خوب این ماده این است که انرژی “آزاد” را مستقیماً از خورشید می گیرد و هیچ قسمت متحرک یا الکترونیکی وجود ندارد ، بنابراین هیچ تلفاتی در ارتباط با ذخیره و آزاد سازی انرژی خورشیدی وجود ندارد. که با پیشرفت بیشتر ما قادر خواهیم بود مواد دیگری بسازیم که حتی انرژی بیشتری ذخیره می کنند. “

این شواهد برای این مفهوم راه های جدیدی را برای تحقیق باز می کند تا ببیند کدام مواد متخلخل دیگر با استفاده از مفهوم سوئیچ عکس محدود می توانند از ویژگی های ذخیره انرژی خوبی برخوردار باشند.

دکتر مشترک ناتان هالکوویچ ، محقق مشترک افزود: “رویکرد ما بدین معنی است که روشهای مختلفی وجود دارد که سعی در بهینه سازی این مواد دارد ، یا با تغییر خود سوئیچ عکس یا قاب متخلخل میزبان.”

سایر کاربردهای بالقوه برای مواد کریستالی حاوی مولکول های عکس سوئیچ شامل ذخیره داده ها است – آرایش کاملاً مشخص سوئیچ های عکس در ساختار بلوری به این معنی است که می توان آنها را به طور کلی یک بار با استفاده از یک منبع نور دقیق تغییر داد و بنابراین داده ها را ذخیره می کند. مانند CD یا DVD ، اما در سطح مولکولی. آنها همچنین توانایی انتقال دارو را دارند – مواد مخدر را می توان با استفاده از سوئیچ عکس در داخل ماده قفل کرد و سپس در صورت تقاضا با استفاده از یک محرک نور یا گرما در بدن آزاد کرد.

اگرچه نتایج امیدوار کننده ای برای توانایی این ماده در ذخیره انرژی برای مدت زمان طولانی بود ، اما تراکم انرژی آن متوسط ​​بود. مراحل بعدی مطالعه سایر ساختارهای MOF و همچنین انواع جایگزین مواد بلوری با پتانسیل بیشتر برای ذخیره انرژی است.

###

این مطالعه که توسط Leverhulme Trust پشتیبانی می شود ، در مقاله “ذخیره طولانی مدت انرژی خورشیدی در شرایط محیط در ماده ای برای تغییر فاز فاز جامد و جامد بر اساس MOF” ، منتشر شده توسط مجله شرح داده شده است. شیمی مواد.

محققان جان گریفین ، کایران گریفیتس و ناتان هالکوویچ هستند که همگی از گروه شیمی دانشگاه لنکستر هستند.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir