acum, un nou compozit chimic dezvoltat de cercetătorii de la MIT ar putea oferi o alternativă. Ar putea fi folosit pentru a stoca căldura de la soare sau orice altă sursă în timpul zilei într-un fel de baterie termică și ar putea elibera căldura atunci când este necesar, de exemplu pentru gătit sau încălzire după întuneric.o abordare comună a stocării termice este utilizarea a ceea ce este cunoscut sub numele de material de schimbare de fază (PCM), unde căldura de intrare topește materialul și schimbarea sa de fază-de la solid la lichid-stochează energie. Când PCM este răcit înapoi sub punctul său de topire, se transformă înapoi într-un solid, moment în care energia stocată este eliberată sub formă de căldură. Există multe exemple ale acestor materiale, inclusiv ceruri sau acizi grași utilizați pentru aplicații la temperaturi scăzute și săruri topite utilizate la temperaturi ridicate. Dar toate PCM-urile actuale necesită o mare cantitate de izolație și trec prin acea temperatură de schimbare a fazei necontrolat, pierzându-și căldura stocată relativ rapid.

în schimb, noul sistem folosește comutatoare moleculare care își schimbă forma ca răspuns la lumină; atunci când este integrat în PCM, temperatura de schimbare de fază a materialului hibrid poate fi reglată cu lumină, permițând energia termică a schimbării de fază să fie menținută chiar și cu mult sub punctul de topire al materialului original.

noile descoperiri, realizate de postdocs mit Grace Han și Huashan Li și Profesorul Jeffrey Grossman, sunt raportate săptămâna aceasta în revista Nature Communications.

„problema cu energia termică este că este greu să o ții”, explică Grossman. Așa că echipa sa a dezvoltat ceea ce sunt în esență suplimente pentru materialele tradiționale de schimbare a fazelor sau „molecule mici care suferă o schimbare structurală atunci când lumina strălucește asupra lor.”Trucul a fost să găsim o modalitate de a integra aceste molecule cu materiale PCM convenționale pentru a elibera energia stocată sub formă de căldură, la cerere. „Există atât de multe aplicații în care ar fi util să stocați energia termică într-un mod care vă permite să o declanșați atunci când este necesar”, spune el.

cercetatorii au realizat acest lucru prin combinarea acizilor grași cu un compus organic care răspunde la un puls de lumină. Cu acest aranjament, componenta sensibilă la lumină modifică proprietățile termice ale celeilalte componente, care stochează și eliberează energia. Materialul hibrid se topește atunci când este încălzit și, după ce a fost expus la lumina ultravioletă, rămâne topit chiar și atunci când este răcit înapoi. Apoi, când este declanșat de un alt impuls de lumină, materialul se resolidifică și redă energia de schimbare a fazei termice.”prin integrarea unei molecule activate de lumină în imaginea tradițională a căldurii latente, adăugăm un nou tip de buton de control pentru proprietăți precum topirea, solidificarea și supercooling-ul”, spune Grossman, care este Morton și Claire Goulder și profesor de familie în sisteme de mediu, precum și profesor de știința și Ingineria Materialelor.

sistemul ar putea folosi orice sursă de căldură, nu doar solară, spune Han. „Disponibilitatea căldurii reziduale este larg răspândită, de la procesele industriale, la căldura solară și chiar căldura care iese din vehicule și, de obicei, este doar irosită.”Valorificarea unora dintre aceste deșeuri ar putea oferi o modalitate de reciclare a căldurii pentru aplicații utile.”ceea ce facem din punct de vedere tehnic”, explică Han, ” este instalarea unei noi bariere energetice, astfel încât căldura stocată nu poate fi eliberată imediat.”În forma sa stocată chimic, energia poate rămâne pentru perioade lungi de timp până când declanșatorul optic este activat. În versiunile lor inițiale de laborator la scară mică, au arătat că căldura stocată poate rămâne stabilă timp de cel puțin 10 ore, în timp ce un dispozitiv de dimensiuni similare care stochează direct căldura ar disipa-o în câteva minute. Și „nu există niciun motiv fundamental pentru care nu poate fi reglat pentru a merge mai sus”, spune Han.

în sistemul inițial de dovadă a conceptului „schimbarea temperaturii sau supercooling-ul pe care îl realizăm pentru acest material de stocare termică poate fi de până la 10 grade C (18 F) și sperăm că putem merge mai sus”, spune Grossman.

deja, în această versiune, „densitatea energetică este destul de semnificativă, chiar dacă folosim un material convențional de schimbare a fazei”, spune Han. Materialul poate stoca aproximativ 200 de jouli pe gram, ceea ce spune că este „foarte bun pentru orice material organic de schimbare a fazei.”Și deja,” oamenii s-au arătat interesați să folosească acest lucru pentru gătit în India rurală”, spune ea. Astfel de sisteme ar putea fi utilizate și pentru uscarea culturilor agricole sau pentru încălzirea spațiului.

„interesul nostru pentru această lucrare a fost să arătăm o dovadă a conceptului”, spune Grossman, „dar credem că există mult potențial pentru utilizarea materialelor activate de lumină pentru a deturna proprietățile de stocare termică ale materialelor cu schimbare de fază.”