En forskargrupp från Chalmers tekniska högskola, Sverige, har gjort stora framsteg mot utvecklingen av en specialdesignad molekyl som kan lagra solenergi för senare användning. Dessa framsteg har presenterats i fyra vetenskapliga artiklar, den senaste som dykt upp i Energi- och miljövetenskap .

För ungefär ett år sedan, forskargruppen presenterade en molekyl som kunde lagra solenergi. Molekylen, gjord av kol, väte och kväve, har den unika egenskapen att när den träffas av solljus, den omvandlas till en energirik isomer - en molekyl som består av samma atomer, men sammanbundna på ett annat sätt.

Denna isomer kan sedan lagras för användning när den energin senare behövs - till exempel, på natten eller på vintern. Den är i flytande form och är anpassad för användning i ett solenergisystem, som forskarna kallar systemet Molecular Solar Thermal Energy Storage (MOST). Under det senaste året, forskarna har gjort stora framsteg i utvecklingen av MOST.

Forskargruppen utvecklade en katalysator för att kontrollera frigörandet av den lagrade energin. Katalysatorn fungerar som ett filter, genom vilken vätskan strömmar, skapar en reaktion som värmer vätskan med 63 grader Celsius. Om vätskan har en temperatur på 20 grader C när den pumpas genom filtret, den kommer ut på andra sidan vid 83 grader C. Samtidigt, det återställer molekylen till sin ursprungliga form, så att den sedan kan återanvändas i uppvärmningssystemet.

"Energin i denna isomer kan nu lagras i upp till 18 år. Och när vi utvinner energin och använder den, vi får en värmeökning större än vi vågat hoppas på, säger ledaren för forskargruppen, Kasper Moth-Poulsen, professor vid institutionen för kemi och kemiteknik.

Under samma period, forskarna lärde sig också att förbättra designen av molekylen för att öka dess lagringsförmåga så att isomeren kan lagra energi i upp till 18 år. Detta var en avgörande förbättring, då fokus för projektet i första hand är kemisk energilagring. Vidare, systemet var tidigare beroende av användningen av den brandfarliga kemikalien toluen. Men nu, forskarna har hittat ett sätt att ta bort den potentiellt farliga toluenen och istället använda bara den energilagrande molekylen.

Dessa framsteg gör att MOST-systemet nu fungerar på ett cirkulärt sätt. Först, vätskan fångar energi från solljus, i en solfångare på taket av en byggnad. Sedan förvaras den i rumstemperatur, leder till minimal energiförlust. När energin behövs, den kan dras genom katalysatorn så att vätskan värms upp. Det är tänkt att denna värme sedan kan användas i hushållsvärmesystem, varefter vätskan kan skickas tillbaka upp till taket för att samla mer energi – allt helt fritt från utsläpp, och utan att skada molekylen.

"Vi har gjort många avgörande framsteg den senaste tiden, och idag, vi har ett utsläppsfritt energisystem som fungerar året runt, säger Kasper Moth-Poulsen.

Solfångaren är en konkav reflektor med ett rör i mitten. Den spårar solens väg över himlen och fungerar på samma sätt som en parabol, fokuserar solens strålar vid den punkt där vätskan leder genom röret. Det är till och med möjligt att lägga till ett extra rör med normalt vatten för att kombinera systemet med konventionell vattenuppvärmning.

Nästa steg för forskarna är att kombinera allt till ett sammanhängande system. "Det är mycket kvar att göra. Vi har precis fått systemet att fungera. Nu måste vi se till att allt är optimalt utformat, " säger Kasper Moth-Poulsen. Gruppen är nöjda med lagringsmöjligheterna, men mer energi skulle kunna utvinnas, tror Kasper. Han hoppas att forskargruppen inom kort ska uppnå en temperaturhöjning på minst 110 grader Celsius och tror att tekniken kan komma i kommersiellt bruk inom 10 år.