חומר ייחודי לאחסון ושחרור אנרגיית חום

חוקרים מאוניברסיטת MIT גילו כיצד בדיוק חומר המכונה פלוואלן דירותניום, אשר הוכן בשנת 1996, מסוגל לאחסן חום ולשחרר אותו כבקשתנו

חוקרים מאוניברסיטת MIT גילו כיצד בדיוק חומר המכונה פלוואלן דירותניום, אשר הוכן בשנת 1996, מסוגל לאחסן חום ולשחרר אותו כבקשתנו. ידע חדש זה יאפשר את הגילוי של תרכובות דומות המבוססות על חומרים נפוצים וזולים יותר מאשר רותניום, אשר יוכלו בעתיד לשמש בפיתוח של סוללות נטענות המאחסנות חום במקום חשמל.

הפרודה עוברת שינוי צורה מבנית לאחר קליטה של אור השמש, ובעקבות כך עולה למצב אנרגטי גבוה יותר, בו היא נותרת יציבה ללא הגבלת זמן. כאשר מגיבים את הפרודה במצב המעורר עם כמות קטנה של זרז או חום, היא חוזרת למצבה המקורי תוך שחרור חום.

אולם, צוות המחקר גילה כי המנגנון קצת יותר מורכב מכך. “מתברר, כי קיים שלב ביניים בעל תפקיד מכריע במנגנון זה,” אמר Jeffrey Grossman, פרופסור להנדסה במחלקה למדעי החומרים וההנדסה באוניברסיטת MIT. בשלב ביניים זה הפרודה יוצרת תצורת ביניים יציבה למחצה הנמצאת בין שני המצבים הידועים. “ממצא זה היה בלתי-צפוי,” אמר החוקר. התהליך הדו-שלבי מסייע להסביר מדוע הפרודה כה יציבה, מדוע התהליך הפיך באופן קל ומדוע החלפת המתכת רותניום ביסודות אחרים לא הובילה לתוצאות המיוחלות. למעשה, מסביר החוקר הראשי, תהליך זה יכול לאפשר הכנה של “סוללת חום נטענת” המסוגלת לאחסן ולשחרר חום שמקורו באור השמש או במאגרי חום אחרים.

בעיקרון, מציין החוקר, דלק המורכב מהפרודה המיוחדת – פלוואלן דירותניום (fulvalene diruthenium) – “מסוגל לשחרר חום בכמאתיים מעלות צלזיוס, כמות שתספיק לחמם את הבתים שלנו, או אפילו להפעיל מנוע המייצר חשמל.”

בהשוואה לגישות אחרות של אנרגיה סולארית, מציין החוקר, “השיטה שלנו מנצלת יתרונות רבים של אנרגית חום סולארית, אולם מאחסנת את החום בצורת דלק זמין לשימוש. השיטה הפיכה לחלוטין והדלק המתקבל יציב לאורך זמן ממושך יותר. ניתן להשתמש בו בכל מקום שנרצה, לפי הצורך.

אתה יכול לחשוף את הדלק לשמש, לטעון אותו בחום, אחר-כך להשתמש בחום הזה, ולחשוף את החומר שוב לשמש כדי להטעינו מחדש בחום.” החיסרון של השימוש במתכת הנדירה והיקרה רותניום עדיין נותר צוואר הבקבוק בשיטה זו, מציין החוקר, אולם עתה משהמנגנון הבסיסי של פעילות הפרודה הובן כראוי, יהיה קל יותר למצוא חומרים אחרים בעלי אותה יכולת. פרודה זו, “הינה החומר הלא נכון, אולם היא מוכיחה כי השיטה אפשרית,” מוסיף החוקר.

בשלב הבא, מסביר החוקר, צוות המדענים ינסה להשתמש בשילוב של הדמיות מחשב, ניסיון כימי ומסדי-נתונים של עשרות מיליוני חומרים ידועים בכדי למצוא מועמדים אחרים בעלי מבנה דומה אך יכולת משופרת, או זמינות רבה יותר או עלות נמוכה יותר. “אני מאמין לחלוטין כי כפי שהבנו כיצד חומר זה עובד, כך נוכל למצוא חומרים אחרים הפועלים בצורה דומה”, משוכנע החוקר הראשי.

הידיעה על המחקר