A „napelemes akkumulátor” gombnyomásra állít elő napenergiából hidrogént

Az Ulm és Jena városában dolgozó egyetemi kutatók közösen fejlesztettek ki egy új anyagot, amely képes eltárolni, majd napokkal később – akár sötétben is – hidrogénné alakítani a napfény energiáját. Az Ulmi Egyetem közleménye szerint a klímasemleges acélgyártásban is remekül hasznosítható folyamatot vissza lehet fordítani, majd egy pH-kapcsoló segítségével többször újraindítani.

A zöld hidrogén az energiatermelés átalakításának egyik legfontosabb pillére. Fotokatalitikus eljárásokkal, napfény felhasználásával állítják elő.

Ma már többféle technológia létezik arra, hogy a napenergiát kémiai energiává alakítsák és eltárolják, ám most először sikerült olyan anyagot fejleszteni, amely a napfény energiáját több napon át képes tárolni, majd „egy gombnyomásra” hidrogén formájában felszabadítani.

„Úgy kell elképzelni, mint egy napelem és egy akkumulátor kombinációját molekuláris szinten” – nyilatkozta Sven Rau professzor, az Ulmi Egyetem Szervetlen Kémiai Intézetének vezetője.

Az ideiglenes energiatároláshoz és elektrontároláshoz egy vízben oldódó, redoxaktív kopolimert használnak. A kopolimerek különböző szerves építőelemekből felépülő makromolekulák. Stabil vázat alkotnak, és olyan funkcionális egységeket tartalmaznak, amelyek meghatározott kémiai-fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek – ebben az esetben megerősített redox aktivitással.

Az Ulm és Jena kutatói által kifejlesztett rendszer több mint 80 százalékos töltési hatásfokot ér el, és ezt az állapotot több napon át fenntartja.

Sav és hidrogénfejlesztő katalizátor hozzáadásakor a polimerben tárolt elektronok protonokkal egyesülnek, és a folyamat igény szerint hidrogént állít elő, 72 százalékos hatásfokkal, akár sötétben is. Ha az oldatot ezt követően semlegesítik, a rendszert ismét fény érheti, és újra fel lehet tölteni.

„A polimeralapú redoxreakciók visszafordíthatók, így lehetővé teszik a többszöri töltési, tárolási és katalízisciklusokat. Az eljárás előnye, hogy a polimert nem kell elkülöníteni, a rendszer visszaállításához pedig egyszerűen meg kell változtatni a pH-értéket” – magyarázta a tanulmány két vezető szerzője, Marco Hartkorn és Dr. Robin Kampes.

A pH-kapcsoló gyakorlati és látványos szerepet is kap. Amikor sav jelenlétében az akkumulátor kisül, a színe liláról sárgára változik. Ha ezt követően fény hatására újratöltik, a sárga ismét lilává válik, és az akkumulátor újra „üzemkész”.

A kutatók szerint az úgynevezett „igény szerinti” hidrogénfejlesztési módszereket energiaigényes ipari folyamatokban is alkalmazni lehetne. Példaként a klímasemleges acélgyártást említik, amely megbízható zöldhidrogén-ellátásra támaszkodik.

Gábor János, NEW technology