DMOF1 e azobenzene, la nuova ricetta per immagazzinare energia solare
(Rinnovabili.it) – Immagazzinare energia solare per lunghi periodi non è un’impresa facile. Tramite il fotovoltaico è possibile trasformarla in elettricità da conservare per giorni nelle batterie. Ma se si volesse conservare il calore la questione si complica. Soprattutto se l’orizzonte temporale su cui ci si muove è quello dei mesi o degli anni. In aiuto viene oggi la chimica. Una buona fetta della ricerca dedicata all’accumulo solare sta, infatti, studiando materiali che, tramite i propri legami, possano comportarsi come una sorta di batterie termiche.
Appartiene a questo filone lo studio “Long-Term Solar Energy Storage under Ambient Conditions in a MOF-Based Solid–Solid Phase-Change Material”, redatto da alcuni scienziati della Lancaster University. Il gruppo ha analizzato una particolare struttura metallo-organica o MOF, scoprendo la sua capacità di immagazzinare energia solare a temperatura ambiente per mesi. E rilasciarla al momento del bisogno sotto forma di calore.
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I MOF sono costituiti da una rete di ioni metallici collegati da molecole a base di carbonio per formare strutture tridimensionali. Una proprietà chiave di questa classe di composti è la porosità; il che significa che possono formare materiali compositi ospitando altre piccole molecole all’interno dei loro buchi. Nel dettaglio, la ricerca si è focalizzata su una struttura metallo-organica sintetizzata precedentemente da un team di ricerca separato presso l’Università di Kyoto in Giappone e nota come “DMOF1”.
Partendo da questo elemento, gli scienziati hanno caricato i pori della MOF, con molecole di azobenzene. Questo composto assorbe bene la luce e agisce come un foto-interruttore molecolare. In altre parole possiede la capacità di assumere strutture diverse (isomeria) e con esse diverse differenti proprietà fisiche e chimiche, pur mantenendo la stessa formula bruta. E in questo specifico caso, anche di passare da una forma “più energetica” ad una “meno energetica”.
Nei test, i ricercatori hanno esposto il materiale alla luce UV. I raggi hanno fatto cambiare forma alle molecole di azobenzene in una configurazione tesa all’interno dei pori MOF. Questo processo immagazzina l’energia del sole in modo simile all’energia potenziale di una molla piegata. Per rilasciarla, basta applicare un po’ di calore esterno; questo funziona come un innesco per un rapido cambiamento di stato. E a sua volta fornisce altro calore.
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Spiega dott. John Griffin, primo autore dello studio: “Il materiale funziona un po’ come quelli a cambiamento di fase, che vengono utilizzati negli scaldamani. Tuttavia, mentre quest’ultimi necessitano di essere scaldati nuovamente per essere ricaricati, il nostro materiale cattura energia ‘libera’ direttamente dal sole. Inoltre non ha parti mobili o elettroniche e quindi non ci sono perdite coinvolte nello stoccaggio e rilascio dell’energia”. Ulteriori test hanno dimostrato che il materiale era in grado di immagazzinare energia solare per almeno quattro mesi. Questo è l’aspetto maggiormente entusiasmante della scoperta poiché molti materiali fotosensibili tornano allo stadio di partenza entro poche ore o pochi giorni.