Si queremos hacer de las energías renovables algo práctico y rentable lo mejor sería buscar formas eficientes de almacenarlas hasta que las necesitamos. Ahora, los científicos han descubierto un material que puede hacer exactamente eso.
El material es conocido como marco de metal orgánico (MOF por sus siglas en inglés), en el que las moléculas basadas en el carbono forman estructuras al enlazar iones de metal. Cabe destacar que los MOFs son porosos, por lo que pueden formar materiales compuestos con otras moléculas pequeñas compuestas.
Eso es lo que el equipo de investigación hizo aquí, añadiendo moléculas de un compuesto que absorbe la luz conocido como azobenceno. El material compuesto resultante fue capaz de almacenar energía de la luz ultravioleta durante cuatro meses a temperatura ambiente antes de liberarla de nuevo, una mejora sobre las semanas o días durante los que otros materiales pueden almacenar.
“El material funciona un poco como los materiales de cambio de fase, que se utilizan para suministrar calor en los calentadores de manos”, dice el químico de materiales John Griffin de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido.
“Sin embargo, mientras que los calentadores de manos deben calentarse para recargarlos, lo bueno de este material es que captura la energía libre directamente del sol”.
El azobenceno actúa como un interruptor fotográfico, una máquina molecular que responde a un estímulo externo como la luz o el calor. Bajo la luz ultravioleta, las moléculas cambian de forma mientras permanecen en el marco de los poros MOF, almacenando efectivamente la energía.
La aplicación de calor al material compuesto MOF desencadena una liberación rápida de energía que a su vez emite calor, que luego puede potencialmente usarse para calentar otros materiales o dispositivos.
Si bien el material aún necesita algo de trabajo para que sea comercialmente viable, eventualmente podría usarse para descongelar los parabrisas de los automóviles, o proporcionar calefacción adicional para hogares y oficinas, o como fuente de calefacción para ubicaciones fuera de la red. Los conmutadores fotográficos como este también tienen aplicaciones en el almacenamiento de datos y la administración de fármacos.
“Tampoco tiene partes móviles o electrónicas, por lo que no hay pérdidas involucradas en el almacenamiento y liberación de la energía solar”, dice Griffin. “Esperamos que con un mayor desarrollo podamos fabricar otros materiales que almacenen aún más energía”.
Si bien las investigaciones anteriores también han analizado el almacenamiento de energía solar en interruptores fotográficos, generalmente deben mantenerse en líquidos. Cambiar a un sólido compuesto de MOF significa que el sistema es más fácil de contener y también tiene una mayor estabilidad química.
En este momento, se necesita más trabajo para preparar este material MOF para un uso generalizado. Si bien las pruebas mostraron que podría retener energía durante meses seguidos, la densidad de energía del material es relativamente baja, que es un área en la que los investigadores esperan mejorar.
La buena noticia es que hay muchas cosas sobre la configuración utilizada en esta investigación que se pueden modificar y ajustar para intentar mejorar los resultados, lo que con suerte conducirá a otra forma rentable y confiable de almacenar energía de la que podamos confiar.
“Nuestro enfoque significa que hay varias formas de tratar de optimizar estos materiales, ya sea cambiando el interruptor fotográfico en sí o el marco del host poroso”, dice el técnico de rayos X Nathan Halcovitch, de la Universidad de Lancaster.
Fuente: Chemistry of Materials a través de Science Alert.
