17 feb. 1999
2 minuten
Een nieuwe toepassing van koolstof-nanobuisjes, ontwikkeld door MIT-medewerkers, lijkt veelbelovend als innovatieve benadering voor de opslag van zonne-energie.
Het opslaan van zonne-energie in chemische vorm – in plaats van omzetting in elektriciteit of opslag van de warmte zelf in een zwaar geïsoleerde container – heeft significante voordelen. In principe kan het chemische materiaal lang worden bewaard zonder dat opgeslagen energie verloren gaat. Tot nu toe was het probleem van deze aanpak dat de chemicaliën die voor deze manier van conversie en opslag nodig zijn ofwel na enkele cyclussen degraderen, ofwel het element ruthenium bevatten, dat zeldzaam een duur is.
Vorig jaar zochten MIT-professor Jeffrey Grossman en vier medewerkers precies uit hoe het komt dat fulvaleen diruthenium – onder wetenschappers bekend als het beste middel om zonne-energie op te slaan, omdat het niet degradeert – zulke goede resultaten oplevert. Grossman zei toen dat een beter begrip van dit proces het makkelijker zou maken om naar andere materialen te zoeken, die zijn samengesteld uit volop beschikbare en goedkope grondstoffen, en die geschikt zouden zijn voor dit doel.
Nieuw materiaal
Nu zijn Grossman en postdoc Alexie Kolpac daar in geslaagd. Zij hebben een nieuw materiaal gevonden, op basis van koolstof nanobuisje, kleine buisvormige structuren van pure koolstof, in combinatie met een materiaal dat azobenzeen heet. De resulterende moleculen hebben nieuwe eigenschappen die niet beschikbaar zijn in de afzonderlijke materialen, zegt Grossman. Het nieuwe chemische systeem is niet alleen goedkoper dan het eerdere materiaal met ruthenium, maar het is ook veel efficiënter bij het opslaan van energie in een gegeven ruimte: de volumetrische energiedichtheid is ongeveer 100 000 maal hoger, zegt Kolpak, en daarmee is de energiedichtheid vergelijkbaar met die van lithium-ion batterijen.
Door het gebruik van nanoproductiemethoden "kun je de interacties tussen de moleculen beheersen, en daarmee de hoeveelheid energie die kan worden opgeslagen evenals de tijdsduur van de opslag," aldus Kolpak. "En wat nog belangrijker is: je kunt ze beide onafhankelijk van elkaar beïnvloeden".
Warmtebatterij
Thermo-chemische opslag van zonne-energie werkt met een molecuul waarvan de structuur verandert als er zonlicht op valt. Daarna blijft het in die nieuwe vorm oneindig lang stabiel. Door een stimulus – een katalysator, een kleine temperatuurverandering of een lichtflits – kan het weer terug worden gebracht in de oude vorm, waarbij het zijn energie afgeeft als een stoot warmte. Grossman omschrijft het als een herlaadbare warmtebatterij met een lange opslagtijd.
Een van de grote voordelen van de nieuwe aanpak is volgens Grossman dat het verzamelen en opslaan van energie sterk wordt vereenvoudigd. "De enige beperking is dat, hoewel het proces direct geschikt is voor verwarmingstoepassingen, je een volgende conversiestap nodig hebt als je elektriciteit wilt maken, bijvoorbeeld met een thermoelektrisch systeem of met stoom om een generator aan te drijven".
Anderen lazen ook
