Material inovator pentru stocarea energiei creat de chimistii de la Universitatea Northwestern
O echipă de cercetători de la Universitatea Northwestern a dezvoltat un material inovator pentru stocarea energiei. Acest material, deși inițial un lichid galben, se transformă într-un gel negru atunci când absoarbe energie, conform informațiilor publicate de techeblog.com.
Transformarea și funcționarea materialului
Transformarea în gel permite electronilor să fie blocați într-o nouă structură moleculară. Aceștia pot rămâne prizonieri timp de câteva luni, atâta timp cât recipientul în care se află este izolat de aer. Odată ce recipientul este deschis, oxigenul determină eliberarea electronilor stocați.
Energia eliberată poate alimenta diverse reacții chimice, chiar și în condiții de întuneric total. Spre deosebire de bateriile convenționale, acest material nu necesită electrozi permanenți sau sisteme complexe de baterii. El realizează autonom procesele de captare, stocare și eliberare a energiei.
Cercetarea și inspirația din biologie
Studii recente au fost conduse de chimistul Samuel Stupp și echipa sa, iar rezultatele au fost publicate în revista științifică Chem. Coautorii principali ai cercetării sunt Tyler Jaynes și Luka Dordevic. Proiectul are la bază principiile de funcționare ale citoscheletului din celulele vii, o rețea de proteine care se formează și se desface constant. În acest caz, cercetătorii au înlocuit combustibilul biologic natural cu electroni.
Procesul de formare a gelului negru
În absența activării, moleculele din material formează clustere minuscule. Acestea pot fi activate de lumina, electricitate, raze X sau substanțe chimice. Odată activată, molecula transferă electroni către perechea sa. Moleculele încărcate se unesc, formând structuri ordonate care devin fire lungi, asemănătoare unor panglici. Aceste fire rețin apă, transformând amestecul într-un gel moale, de culoare neagră.
În interiorul gelului, electronii sunt în siguranță. Un gram din acest material ar putea alimenta un ceas inteligent timp de câteva luni. Eliberarea electronilor se realizează prin contactul cu oxigenul, care generează specii reactive capabile să degradeze contaminanții sau să inițieze alte reacții chimice. După utilizare, gelul revine treptat la starea sa lichidă inițială.
Avantajele față de bateriile tradiționale
Acest proces este un exemplu de fotocataliză realizată în întuneric. Energia este stocată în timpul zilei, cu ajutorul luminii solare sau altor surse, fiind utilizată ulterior pentru a iniția reacții chimice. Cercetătorii au demonstrat că lumina poate crea modele conductoare temporare în gel, care rămân active doar cât timp materialul este în formă de gel. Această caracteristică îl face potrivit pentru dispozitive electronice flexibile și programabile.
În contrast, bateriile tradiționale stochează energia în mod continuu, în circuite fixe. Panourile solare convertesc lumina imediat sau deloc, fără etape intermediare. Noul material, însă, poate schimba forma și gestiona energia în timp, necesitând doar aer pentru resetare. De asemenea, tehnologia elimină necesitatea metalelor și plasticului din electronica modernă.
Acest material ar putea contribui la curățarea mediului, prin oxidare la cerere, și ar putea sta la baza unor sisteme de sterilizare bazate pe energie chimică. O altă aplicație posibilă este alimentarea componentelor robotice flexibile, care necesită doar cantități mici de energie, utilizate ocazional.
În prezent, proiectul se află într-un stadiu incipient de cercetare.
Urmărește newsrecorder.ro pentru cele mai importante știri ale zilei din România.
