تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة قابل للشحن
يُعد تحويل أشعة الشمس إلى طاقة أمرًا شائعًا، حيث تستخدم الألواح الشمسية على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن القدرة على تخزين الطاقة قبل استخدامها تمثل تحديًا آخر. تيسر باحثون مؤخرًا هذا الأمر باستخدام الكيمياء، في دراسة نُشرت هذا الأسبوع في فرنسا.
التحديات التقليدية في تخزين الطاقة الشمسية
مع الألواح الكهروضوئية، يتم استخدام الطاقة الشمسية مباشرة على شكل كهرباء أو بشكل حراري في معظم الأحيان. ولتخزين الطاقة، يُستخدم عادةً بطاريات.然而، تم تطوير نظام (MOlecular Solar Thermal) الذي يُختصر باسم (MOST)، والذي يعمل على كيمياء الجزيئات الفوتوكرومية.
الجزيئات الفوتوكرومية: المفتاح لتخزين الطاقة
تُستخدم الجزيئات الفوتوكرومية منذ فترة طويلة في النظارات الشمسية، حيث تغير لون العدسات اعتمادًا على الضوء المحيط. ومع ذلك، فإن هذه الجزيئات لديها ميزة أخرى هي تغيير اللون، وهي أيضًا قادرة على تخزين الطاقة من ضوء الشمس وتخزينها قبل إطلاقها.
الدراسة: جهود الباحثين
يعمل الباحثون منذ أكثر من 10 سنوات على فهم khảية الجزيئات الفوتوكرومية في تخزين الطاقة من ضوء الشمس وتخزينها قبل إطلاقها. المعدة الرئيسة للدراسة، ليا شوكرون، نشرت في مجلة “رويال سوسايتي أوف كيميستري”، وتوضح أن الجزيء ذو الطاقة العالية سيكون قادرًا على البقاء لفترات تتراوح بين أيام عدة وبضعة أسابيع.
تطبيقات التكنولوجيا الجديدة
يشير الباحث ريمي ميتيفييه إلى أن أحد التطبيقات الواضحة سيكون “سائلاً يدور على السطح يتم شحنه تلقائيًا بالطاقة ثم يدور في سخاناتنا للتدفئة ليلاً”. المبدأ بسيط ويعتمد على “تشعيع جزيء عضوي بالأشعة فوق البنفسجية، ويخضع الجزيء العضوي لتحول كيميائي يغير مستوى طاقته”.
الجزيئات المستخدمة في الدراسة
استخدم الفريق جزيئين من عائلة دياريليثين، صممهما علماء كيمياء في جامعة باري ساكلي. ويقول ميتيفييه إن الجزيئين ليسا أكثر تلويثًا أو خطورة من أي صبغة تقليدية. وبمجرد “شحنهما، تطلق الجزيئات طاقتهما مع إدخال جرعة صغيرة من الحمض المستخدم في الكيمياء العضوية، في وقت قصير يراوح بين خمس دقائق وساعة، تبعًا للصيغة”.
النتائج والتوقعات
يعتبر المبدأ المطبق معروفًا أصلاً، ولكنه تم توضيحه وتحديده بشكل كامل في الدراسة. يسمح الفهم التفصيلي لآلية العمل وكل العمليات المصاحبة لها بالذهاب إلى أبعد من ذلك، إلى ابتكار واقتراح أنظمة أخرى تتسم بفاعلية أكبر، سواء في القدرة على تخزين الطاقة أو في عدد المرات التي يمكن فيها شحن الجزيء وتفريغه، مثل البطارية. يُتوقع أن تظهر التطبيقات العملية لهذه التكنولوجيا الجديدة بعد 10 سنوات قادمة.
