Uusi molekyyli vihreän energian varastointiin

Université de Montréalin johtama tutkimusryhmä on kehittänyt orgaanisen molekyylin, joka varastoi uusiutuvaa energiaa ennätysvakaasti ja tasoittaa tietä kestävämmille virtausakuille.

AzoBiPy-nimisen molekyylin kehitti Montrealin yliopiston kemian laitoksen tutkimusryhmä yhteistyössä Concordia-yliopiston tutkijoiden kanssa.

Tutkijat testasivat AzoBiPy:tä redox-virtausakussa laboratoriossaan 70 päivän ajan. Molekyyli osoittautui huomattavan vakaaksi, menettäen vain 0,02 prosenttia kapasiteetistaan päivässä. Se myös varastoi kaksi kertaa enemmän energiaa kuin useimmat vastaavat molekyylit ja liukenee hyvin veteen, jotka ovat kaksi kriittisen tärkeää ominaisuutta laajamittaisten varastointijärjestelmien tehokkuuden maksimoimiseksi.

Kaupallisia redox-virtausakkuja on jo markkinoilla. Niissä käytetään yleensä vanadiinia järjestelmän molemmilla puolilla. Vanadiini on metalli, jolla on houkuttelevat sähkökemialliset ominaisuudet, mutta se ei ole uusiutuva – siksi etsitään orgaanisia molekyylejä korvaamaan ainakin toinen puoli akustosta.

”Kehittämämme orgaaninen molekyyli sisältää hiiltä, vetyä, typpeä ja happea: se sekoittuu veteen ja happoon ja hapettuu energian varastointireaktion käyttämiseksi”, sanoi orgaanisen synteesin asiantuntija Hélène Lebel.

Hän ja hänen tiiminsä testasivat erilaisia molekyyliryhmiä tunnistaakseen tehokkaimmat energian varastointiin. Tämä työ johti AzoBiPy:n luomiseen, joka on pyridiniummolekyyliperheen jäsen. AzoBiPy sisältää positiivisesti varautuneita heteroaromaattisia renkaita, jotka helpottavat elektroninvaihtoa.

AzoBiPy:n tärkein etu on, että se voi vaihtaa kaksi elektronia yhden sijaan. Tämä tarkoittaa, että jokainen molekyyli voi varastoida kaksi kertaa enemmän energiaa kuin yksielektroninen molekyyli, mikä kaksinkertaistaa järjestelmän kapasiteetin.

”Suurin haaste näissä orgaanisissa molekyyleissä on niiden stabiilius”, Lebel sanoi. ”Varaus-purkaussyklin on oltava mahdollista jatkua pitkään ilman, että molekyyli hajoaa.”

Mutta tässä AzoBiPy loistaa. Tiimi testasi tähän molekyyliin perustuvaa virtausakkua käyttämällä sitä 70 peräkkäisen päivän ajan ja suorittamalla 192 täyttä lataus-purkaussykliä. Kokeen lopussa molekyyli säilytti lähes 99 prosenttia alkuperäisestä kapasiteetistaan – suorituskyky, jota tutkijat kuvailevat poikkeukselliseksi orgaaniselle molekyylille.

”Valmistelemme tieteellistä artikkelia, joka kuvaa AzoBiPy:n kaltaisten ominaisuuksien omaavaa molekyyliryhmää”, Lebel sanoi. ”Kokonainen yhdisteiden luokka, jolla on potentiaalia uusiutuvan energian varastointiin, on avautumassa tutkimukselle. Odotamme tämän teknologian olevan laajemmassa käytössä 10–15 vuoden kuluessa.”

Aiheesta aiemmin:

Edullisia ja ekologisia virtausakkujen materiaaleja

Pienempiä ja halvempia virtausakkuja

Jakeluverkon sähkövarasto viidenneksen hinnalla