Phân tử năng lượng mặt trời khóa ánh sáng mặt trời trong các liên kết, vượt trội mật độ pin lithium-ion

Các nhà hóa học tại Đại học UC Santa Barbara đã phát triển một phân tử mới dựa trên hợp chất hữu cơ biến đổi gọi là pyrimidone, có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và lưu trữ năng lượng dưới dạng hóa học trong nhiều năm, giải phóng năng lượng đã lưu trữ dưới dạng nhiệt đủ mạnh để đun sôi nước. Đột phá này thuộc lĩnh vực lưu trữ năng lượng nhiệt mặt trời phân tử (MOST), khác với các tấm pin mặt trời truyền thống ở chỗ lưu trữ năng lượng mặt trời trực tiếp trong các liên kết phân tử thay vì chuyển đổi thành điện năng. Phân tử hoạt động giống như một lò xo cơ học: nó xoắn vào cấu hình năng lượng cao, bị căng thẳng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và duy trì trạng thái ổn định cho đến khi được kích hoạt bằng nhiệt hoặc chất xúc tác để giải phóng năng lượng đã lưu trữ dưới dạng nhiệt. Quá trình này có thể đảo ngược và tái sử dụng, cho phép sử dụng nhiều lần mà không cần pin cồng kềnh hoặc cơ sở hạ tầng phức tạp. Lấy cảm hứng từ các thành phần DNA có thể thay đổi trạng thái một cách đảo ngược dưới ánh sáng UV, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một phân tử nhỏ gọn, nhẹ, được tối ưu hóa về độ ổn định và khả năng lưu trữ năng lượng. Mô hình hóa tính toán giúp hiểu cách phân tử duy trì trạng thái năng lượng cao theo thời gian. Phân tử đạt mật độ năng lượng vượt quá 1,6 megajoule trên mỗi kilogram, gần như gấp đôi so với các loại thông thường.