Vật liệu tăng thời gian lưu trữ năng lượng Mặt trời

Vật liệu khung cơ kim kết hợp với phân tử azobenzen thu năng lượng trực tiếp từ mặt trời và lưu trữ tối thiểu trong 4 tháng.

Để tìm ra phương pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả, các nhà khoa học Đại học Lancaster, Anh phát triển một loại vật liệu khung cơ kim (MOF) vừa có thể thu năng lượng trực tiếp từ mặt trời, lưu trữ năng lượng trong nhiều tháng, nhiều năm.

Vật liệu khung cơ kim khi kết hợp phân tử azobenzen có thể lưu trữ năng lượng mặt trời ít nhất 4 tháng. (Ảnh: Futurism).

Bên trong vật liệu MOF là các phân tử gốc carbon, hình thành cấu trúc bằng cách kết nối các ion kim loại. Khi kết hợp với các phân tử nhỏ khác, vật liệu khung cơ kim có thể tạo thành vật liệu composite. Do vậy, các phân tử hợp chất azobenzen (có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh) được nhóm nghiên cứu kết hợp với MOF để tạo vật liệu composite có thể lưu trữ năng lượng trong ít nhất bốn tháng trước khi giải phóng nó.

Phân tử azobenzen được đặt trong khung vật liệu MOF. Trong các thử nghiệm, dưới tác động của tia cực tím, các phân tử này dễ dàng thay đổi hình dạng thành hình uốn cong trong MOF. Khung MOF có kích thước hẹp giữ phần tử azobenzen ở trạng thái này. Cấu trúc này giúp năng lượng có thể lưu trữ trong thời gian dài ở nhiệt độ phòng.

Việc lưu trữ năng lượng mặt trời trong các bộ chuyển đổi quang điện được nghiên cứu nhiều năm gần đây, nhưng hầu hết đều yêu cầu các bộ chuyển đổi quang điện phải ở dạng lỏng. Hỗn hợp MOF là chất rắn, không phải nhiên liệu lỏng, nên có ưu điểm ổn định về mặt hóa học và dễ dàng chứa đựng vật chất. Điều này giúp việc phát triển thành công lớp phủ hoặc thiết bị độc lập có chức năng phủ vật liệu được dễ dàng hơn.

Tiến sĩ John Griffin, nhà nghiên cứu chính cho biết, mặc dù kết quả khả quan này chứng minh khả năng lưu trữ năng lượng của vật liệu MOF trong thời gian dài, nhưng mật độ năng lượng rất khiêm tốn. Do đó, bước tiếp theo của nhóm là tìm hiểu sâu về cấu trúc MOF để tối ưu hóa mức độ lưu trữ năng lượng của vật liệu này. "Bước đầu, vật liệu được sử dụng để làm tan băng trên kính chắn ô tô hoặc tích hợp trong các thiết bị cấp nhiệt cho phòng", John nói.