Moleküler güneş ısı depolama: Sunburn ilhamıyla 1,65 MJ/kg atılımı

University of California, Santa Barbara (UCSB) ve University of California, Los Angeles (UCLA) ortak çalışmasında geliştirilen pirimidon temelli moleküler sistem, güneş enerjisini kimyasal bağlarda yüksek yoğunlukta depolayabildiğini gösterdi; makalede bildirilen maksimum enerji yoğunluğu 1,65 MJ/kg seviyesinde ölçüldü.

Araştırma ekibi, DNA’da güneş ışığına maruz kaldığında oluşan yapısal değişikliklerden (Dewar izomerleri) esinlenerek pirimidon türevleri sentezledi ve bunların UV ışığı altında biçim değiştirerek enerji depoladığını gösterdi. Deneylerde depolanan enerjinin bir asit katalizörü ile tetiklenerek açığa çıkarılabildiği, hatta küçük bir miktar suyun kaynatılmasına yetecek düzeyde ısı verdiği kaydedildi. Çalışmanın yazarları ve kurum bilgileri makalede açıklandı; çalışma Science dergisinde yayımlandı.

Bununla birlikte laboratuvar uygulamalarında iki önemli sınırlama ortaya çıktı: molekülün aktifleşme dalga boyu yaklaşık 300 nm civarında, yani UV spektruma yakın ve güneş spektrumunun sınırlı bir bölümünü kullanıyor; ayrıca açığa çıkarma reaksiyonunda kullanılan asit bazlı tetikleyicinin (örneğin hidroklorik asit gibi) pratik cihazlarda zorluk yaratacağı belirtildi. Bu faktörler, sistem verimliliğini ve uygulama maliyetini etkileyebilir.

Araştırma ayrıca uygulama açısından olumlu işaretler de verdi: pirimidon türevlerinin bazı varyantları oda sıcaklığında uzun süre kararlı kalabiliyor; makul türevlerde teorik yarılanma ömrü yüzlerce güne ulaşabiliyor ki bu da yazın şarj edilip kışın ısınma amaçlı kullanılabilecek uzun vadeli depolamaya işaret ediyor. Ancak pratik bir çatı-paneli ve yer altı tankı ile çalışacak kapalı döngü sistemler için ışık yakalama spektrumu ve kuantum verimi gibi optimizasyonların yapılması gerekecek.

Piyasalar ve enerji politikaları açısından bu tür Moleküler Güneş Isı Depolama (MOST) teknolojileri, merkezi olmayan ısı çözümlerine katkı verebilir ve doğal gaz gibi fosil yakıtların konut ve ticari ısıtma amaçlı kullanımını azaltmaya yardımcı olabilir. Ancak hâlihazırda teknolojinin ölçeklenmesi, güvenlik (asit kullanımı) ve güneş spektrumu verimliliği sorunları netleşmeden yatırımcılar ve karar vericiler için geniş çaplı ekonomik uygulama öngörüsü sınırlı kalacaktır. Önümüzdeki dönemde araştırma odakları görünüşe göre güneş spektrumunu daha iyi kullanan türevler, toksik olmayan tetikleyiciler ve katı hal uygulamaları (örneğin pencere kaplamaları) üzerinde yoğunlaşacak.