Fotointerruptores: Una nueva forma de almacenamiento de energía solar

La molécula pertenece a un grupo conocido como «fotointerruptores moleculares». Se trata de una molécula que absorbe la energía de la luz solar y la almacena en enlaces químicos.

Una nueva molécula

Con la creciente necesidad energética del planeta, nuevas tecnologías están surgiendo constantemente en el área de almacenamiento de energía. Debido al cambio de mentalidad que está experimentando el planeta, las industrias están enfocándose hacia un mundo más verde y más integrado con el medio ambiente. En este sentido, las energías renovables cobran un impulso que no se detendrá. 

Las mayores exponentes de estas tecnologías son la energía hidroeléctrica, probablemente la más estable y sólida de todas, la energía de biomasa, la energía eólica y la energía solar (fotovoltaica o térmica). De las mencionadas anteriormente, tanto la energía eólica como la solar representan la insignia de las energías renovables, no obstante, son consecuentemente las más expuestas a la intermitencia de generación debido a su naturaleza. Por lo cual, es de particular interés para investigadores desarrollar tecnologías capaces de almacenar la energía solar o eólica para su uso posterior durante períodos de baja generación. 

Una de las opciones más recientes en este campo fue desarrollada en la Universidad de Linköping en Suecia, lugar donde investigadores han desarrollado una molécula capaz de absorber energía de la luz solar y almacenarla en enlaces químicos.

University Linköping - Profesor Bo Durbeej

Básicamente, la molécula puede tomar dos formas (o isómeros) distintas. Una forma parental capaz de absorber energía de luz solar y otra forma que modifica su estructura para volverse más rica en energía sin perder estabilidad. Dicha molécula pertenece a un grupo conocido como fotointerruptores moleculares.

La estructura química de todos los fotointerruptores son influenciados por la cantidad de luz solar recibida, ello significa, que la estructura misma del isómero así como también sus respectivas propiedades pueden cambiarse al iluminarla. Dicho proceso hace que se le dé el nombre a los fotointerruptores de baterías solares térmicas moleculares.

Una gran diferencia a destacar de estas moléculas con las más convencionales tecnologías de almacenamiento térmico que utilizan el sol para calentar, derretir o vaporizar material, radica en que el almacenamiento solar térmico molecular no necesita de aislamiento térmico para prevenir descarga de energía sino que depende de la activación cinética de la barrera que separa a los dos isómeros. Mientras más grande sea la diferencia de energía entre los dos isómeros de la molécula, más grande será la barrera que los separa y por ende más grande el almacenamiento de energía. Este es el objetivo que persiguen los científicos en su investigación, expandir esa barrera con el fin de almacenar grandes cantidades de energía solar dentro de la molécula.

Existen múltiples áreas de aplicación para fotointerruptores, una de ellas es la electrónica molecular bajo la cual los dos isómeros de la molécula tienen diferentes conductividades eléctricas. Dicho campo de aplicación se basa principalmente en desarrollo de componentes electrónicos utilizando bloques moleculares. Otro campo se basa directamente en el almacenamiento de energía solar térmica o incluso eléctrica para aplicaciones prácticas comerciales.

Siguientes pasos

El equipo de la Universidad de Linköping en Suecia, liderado por el profesor Bo Dureej, usó simulaciones computarizadas avanzadas que les llevaron a poder modelar el tipo de reacción química necesaria para almacenar cantidades útiles de energía solar a nivel molecular y poder luego implementarla en el mundo físico. De hecho los modelos computacionales han revelado que la nueva molécula puede realizar la reacción química necesaria para almacenar la luz solar en menos de 200 femtosegundos  (un femtosegundo es aproximadamente una trillonésima de segundo).  

Ahora el siguiente paso con los fotointerruptores moleculares es encontrar una manera efectiva de descargar  la energía almacenada dentro de la molécula. Además otro campo de estudio debe enfocarse en la maximización de la densidad de energía que es altamente necesaria para aplicaciones de baterías móviles. Hay que tomar en cuenta que la aplicación puede ser tanto para generar calor o incluso para generar electricidad, en este campo, lo que se consideraría aceptable en términos de densidades de potencia y temperaturas de descarga pueden ser muy diferentes según la aplicación  hacia donde se enfoque el estudio (térmica o eléctrica).  

El profesor Durbeej y su equipo creen que los fotointerruptores moleculares pueden representar una solución a largo plazo para almacenar energía solar y posiblemente integrarla para sustituir baterías solar térmicas existentes en el mercado. 

 

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