Att lagra solenergi är den centrala utmaningen för energiforskare. Förutom traditionella lösningar som solceller eller batterier, kreativa kemiska koncept för lagring av energi banar väg för helt nya möjligheter. Intramolekylära reaktioner gör det möjligt att omvandla solenergi och lagra den i en enda molekyl. Detta kan ligga till grund för konstruktion av energilagrande solceller.

Elektricitet från en förnybar energikälla som solen eller vinden är endast tillgänglig när vinden blåser eller solen skiner, och det är extremt svårt att lagra överskottsel. Nya koncept krävs - och forskare från Institutionen för kemi och farmaci vid FAU räknar med kemiska begrepp för lagring av energi.

I två gemensamma projekt, forskarna undersöker nya idéer för att använda molekyler för att lagra solenergi och undersöker molekyler och processer som gör att energi kan lagras effektivt och frigöras på ett kontrollerat sätt vid behov. Det är till och med tänkbart att lagrad kemisk energi kan omvandlas direkt till elektrisk energi.

Forskningen bygger på det så kallade norbornadien-quadricyclane-lagringssystemet. Norbornadiene (NBD) och quadricyclane (QC) är kolväten och har diskuterats bland experter som potentiella kandidater för lagring av solenergi sedan en tid tillbaka. Under påverkan av ljus, en reaktion i norbornadienmolekylen utlöses, orsakar molekylen att omvandlas till quadricyclane. Reaktionen ger en energitäthet som liknar den för ett högpresterande batteri. Tack vare den här egenskapen, quadricyclane är också känt som "solbränsle".

Delprojektet med fokus på fotokemisk och magnetokemisk lagring och frigörande av solenergi i ansträngda organiska föreningar leds av prof. Dr. Dirk Guldi och prof. Dr. Andreas Hirsch. Forskarna arbetar med att producera olika nya grupper av NBD- och QC -derivat. Dessutom, de undersöker systematiskt påverkan av fotosensibilisatorer och elektronacceptorer samt lösningsmedel och magnetfält inom denna process. Det långsiktiga målet för forskarna är att skapa en sluten system-bränsle-cykel för molekylära lagringssystem.

Prof. Dr. Julien Bachmann, Prof. Dr. Jörg Libuda och Dr. Christian Papp arbetar tillsammans i delprojektet med fokus på katalytisk och elektrokemisk utsläpp av solenergi lagrad i ansträngda organiska föreningar. Forskarna utvecklar nya katalysatorsystem och elektroder som kan användas för att omvandla kemisk energi direkt till elektrisk energi. De tänker bevisa konceptet bakom funktionsprincipen med hjälp av hybridgränsytor med en lämplig elektronisk struktur, kemisk struktur och elektrokemisk stabilitet.

Resultaten av båda delprojekten kan ligga till grund för att bygga en energilagrande solcell. Elen som skapas av solenergi kan lagras intelligent och användas mycket effektivt tack vare intramolekylära reaktioner.