Er den energilagrende solcelle snart virkelighed?

Lagring af solenergi er den centrale udfordring for energiforskere. Udover traditionelle løsninger som solceller eller batterier, kreative kemiske koncepter til lagring af energi baner vejen for helt nye muligheder. Intramolekylære reaktioner gør det muligt at omdanne solenergi og lagre den i et enkelt molekyle. Dette kan danne grundlag for at konstruere energilagrende solceller.

Elektricitet fra en vedvarende energikilde såsom solen eller vinden er kun tilgængelig, når vinden blæser eller solen skinner, og det er ekstremt svært at opbevare overskydende elektricitet. Der skal nye koncepter til – og forskere fra Institut for Kemi og Farmaci på FAU regner med kemiske koncepter til lagring af energi.

I to fælles projekter, forskerne udforsker nye ideer til at bruge molekyler til at lagre solenergi og undersøger molekyler og processer, der gør det muligt at lagre energi effektivt og frigives på en kontrolleret måde, når det er nødvendigt. Det er endda tænkeligt, at lagret kemisk energi kan omdannes direkte til elektrisk energi.

Forskningen er baseret på det såkaldte norbornadien-quadricyclane lagringssystem. Norbornadien (NBD) og quadricyclane (QC) er kulbrinter og har været under diskussion blandt eksperter som potentielle kandidater til lagring af solenergi i nogen tid nu. Under påvirkning af lys, en reaktion i norbornadien-molekylet udløses, får molekylet til at omdannes til quadricyclan. Reaktionen frembringer en energitæthed svarende til den for et højtydende batteri. Takket være denne ejendom, quadricyclane er også kendt som "solar fuel."

Delprojektet med fokus på fotokemisk og magnetokemisk lagring og frigivelse af solenergi i anstrengte organiske forbindelser ledes af prof. dr. Dirk Guldi og prof. dr. Andreas Hirsch. Forskerne arbejder på at producere forskellige nye grupper af NBD- og QC-derivater. Ud over, de undersøger systematisk indflydelsen af ​​fotosensibilisatorer og elektronacceptorer samt opløsningsmidler og magnetiske felter i denne proces. Det langsigtede mål for forskerne er at skabe et lukket system-brændstofkredsløb for molekylære lagringssystemer.

Prof. Dr. Julien Bachmann, Prof. Dr. Jörg Libuda og Dr. Christian Papp arbejder sammen i delprojektet med fokus på katalytisk og elektrokemisk frigivelse af solenergi lagret i belastede organiske forbindelser. Forskerne er ved at udvikle nye katalysatorsystemer og elektroder, der kan bruges til at omdanne kemisk energi direkte til elektrisk energi. De har til hensigt at bevise konceptet bag det funktionelle princip ved at bruge hybride grænseflader med en passende elektronisk struktur, kemisk struktur og elektrokemisk stabilitet.

Resultaterne af begge delprojekter kunne danne grundlag for at bygge en energilagrende solcelle. Elektriciteten skabt af solenergi kunne lagres intelligent og bruges yderst effektivt takket være intramolekylære reaktioner.