Agora, um novo composto químico desenvolvido por pesquisadores no MIT poderia fornecer uma alternativa. Pode ser usado para armazenar o calor do sol ou qualquer outra fonte durante o dia em uma espécie de bateria térmica, e pode liberar o calor quando necessário, por exemplo para cozinhar ou aquecer após a noite.

uma abordagem comum ao armazenamento térmico é usar o que é conhecido como um material de mudança de fase (PCM), onde o calor de entrada derrete o material e a sua mudança de fase — do sólido para o líquido — armazena energia. Quando o PCM é resfriado abaixo de seu ponto de fusão, ele se transforma de volta em um sólido, em que ponto a energia armazenada é liberada como calor. Há muitos exemplos destes materiais, incluindo ceras ou ácidos graxos usados para aplicações de baixa temperatura, e sais fundidos usados a altas temperaturas. Mas todos os PCMs atuais requerem uma grande quantidade de isolamento, e eles passam através dessa mudança de fase temperatura incontrolável, perdendo seu calor armazenado relativamente rapidamente.em vez disso, o novo sistema utiliza interruptores moleculares que mudam de forma em resposta à luz; quando integrados no PCM, a temperatura de mudança de fase do material híbrido pode ser ajustada com luz, permitindo que a energia térmica da mudança de fase seja mantida mesmo muito abaixo do ponto de fusão do material original.

As novas descobertas, por mit postdocs Grace Han e Huashan Li e Professor Jeffrey Grossman, são relatadas esta semana na revista Nature Communications.

“O problema com a energia térmica é, é difícil mantê-la”, explica Grossman. Então sua equipe desenvolveu o que são essencialmente add-ons para materiais tradicionais de mudança de fase, ou, ” pequenas moléculas que passam por uma mudança estrutural quando a luz brilha sobre elas.”O truque era encontrar uma maneira de integrar essas moléculas com materiais pcm convencionais para liberar a energia armazenada como calor, sob demanda. “Há tantas aplicações em que seria útil armazenar energia térmica de uma forma que permita ativá-la quando necessário”, diz ele.

os investigadores conseguiram isto combinando os ácidos gordos com um composto orgânico que responde a um impulso de luz. Com este arranjo, o componente sensível à luz altera as propriedades térmicas do outro componente, que armazena e libera sua energia. O material híbrido derrete quando aquecido e, depois de exposto à luz ultravioleta, permanece derretido mesmo quando arrefecido. Em seguida, quando despoletado por outro pulso de luz, o material resolve e devolve a energia de mudança de fase térmica.

“, integrando uma luz-ativado molécula para a tradicional foto de calor latente, podemos adicionar um novo tipo de botão controlo para as propriedades, tais como fusão, solidificação, e supercooling”, diz Grossman, que é o Morton e Claire Goulder e Família, Professor de Sistemas Ambientais, bem como professor de ciência e engenharia de materiais.

O sistema poderia fazer uso de qualquer fonte de calor, não apenas solar, Han diz. “A disponibilidade de calor residual é generalizada, desde processos industriais, ao calor solar, e até mesmo o calor que sai dos veículos, e geralmente é desperdiçado.”Aproveitar alguns desses resíduos pode fornecer uma maneira de reciclar esse calor para aplicações úteis.

“What we are doing technically,” Han explains, ” is installing a new energy barrier, so the stored heat cannot be released immediately.”Em sua forma quimicamente armazenada, a energia pode permanecer por longos períodos até que o gatilho óptico seja ativado. Em suas versões iniciais de laboratório em pequena escala, eles mostraram que o calor armazenado pode permanecer estável por pelo menos 10 horas, enquanto um dispositivo de tamanho semelhante armazenando calor diretamente iria dissipá-lo em poucos minutos. E” não há nenhuma razão fundamental pela qual ele não pode ser ajustado para ir mais alto”, diz Han.

no sistema de prova inicial de conceito “a mudança de temperatura ou supercooling que conseguimos para este material de armazenamento térmico pode ser até 10 graus C (18 F), e esperamos que possamos ir mais alto”, diz Grossman.

já, nesta versão, “a densidade de energia é bastante significativa, mesmo que estejamos usando um material convencional de mudança de fase”, diz Han. O material pode armazenar cerca de 200 joules por grama, o que ela diz ser “muito bom para qualquer material orgânico de mudança de fase.”E já” as pessoas mostraram interesse em usar isso para cozinhar na Índia rural”, diz ela. Esses sistemas podem também ser utilizados para a secagem de culturas agrícolas ou para aquecimento ambiente.

“nosso interesse neste trabalho era mostrar uma prova de conceito”, diz Grossman, “mas acreditamos que há um grande potencial para usar materiais ativados pela luz para sequestrar as propriedades de armazenamento térmico dos materiais de mudança de fase.”