En ny miniatureløsning til lagring af vedvarende energi

Forskere har længe søgt efter den næste generation af materialer, der kan katalysere en revolution inden for høst og lagring af vedvarende energi.

En kandidat ser ud til at være metal-organiske rammer. Forskere har brugt disse meget små, fleksibel, ultra tynd, superporøse krystallinske strukturer til at gøre alt fra at opfange og omdanne kulstof til brændstoffer til at lagre brint og andre gasser. Deres største ulempe har været deres manglende ledningsevne.

Nu, ifølge USC -forskere, det viser sig, at metal-organiske rammer kan lede elektricitet på samme måde, som metaller gør.

Dette åbner døren for organiske metalrammer til en dag effektivt at lagre vedvarende energi på et meget stort, næsten utænkelig skala.

"For første gang nogensinde, vi har demonstreret en metal-organisk ramme, der udviser ledningsevne som et metal. Den naturlige porøsitet af den metalorganiske ramme gør den ideel til at reducere massen af ​​materiale, giver mulighed for lettere, mere kompakte enheder," sagde Brent Melot, assisterende professor i kemi ved USC Dornsife College of Letters, Kunst og videnskab.

"Metallisk ledningsevne i tandem med andre katalytiske egenskaber vil øge dets potentiale for vedvarende energiproduktion og -lagring," sagde Smaranda Marinescu, assisterende professor i kemi ved USC Dornsife College.

Deres resultater blev offentliggjort 13. juli i Journal of the American Chemical Society .

En spirende katalysator til langsigtet lagring af vedvarende energi

Metalorganiske rammer er så porøse, at de er velegnede til at absorbere og opbevare gasser som brint og kuldioxid. Deres opbevaring er meget koncentreret:1 gram overfladeareal svarer til tusindvis af kvadratmeter i lager.

Solenergi er endnu ikke blevet maksimeret som energikilde. Jorden modtager mere energi fra en times sollys, end den forbruges på et år af hele planeten, men der er i øjeblikket ingen måde at bruge denne energi på, fordi der ikke er nogen måde at spare alt på. Denne intermittens er iboende for næsten alle vedvarende energikilder, gør det umuligt at høste og lagre energi, medmindre sige, solen skinner eller vinden blæser.

Hvis videnskabsmænd og industrier en dag regelmæssigt kunne reproducere den kapacitet, Marinescu demonstrerede, det ville gå langt for at reducere intermittens, giver os mulighed for endelig at gøre solenergi til en varig og mere permanent ressource.

Metal eller halvleder:hvorfor ikke begge dele?

Metalorganiske rammer er todimensionelle strukturer, der indeholder kobolt, svovl, og carbonatomer. På mange måder, de ligner meget stort set noget som grafen, som også er et meget tyndt lag af todimensionelle, gennemsigtigt materiale.

Når temperaturen falder, metaller bliver mere ledende. Omvendt når temperaturen stiger, det er halvledere, der bliver mere ledende.

I eksperimenterne udført af Marinescus gruppe, de brugte en kobolt-baseret metal-organisk ramme, der efterlignede ledningsevnen af ​​både et metal og en halvleder ved forskellige temperaturer. Den metalorganiske ramme designet af forskerne demonstrerede sin største ledningsevne ved både meget lave og meget høje temperaturer.