Amerikalı bilim insanları, yenilenebilir enerjinin en inatçı sorunlarından biri olan depolama krizini kökten çözecek bir buluşa imza attı. Güneş ısısını hiçbir kayıp yaşamadan moleküler bağlarda hapseden ve sadece bir damlasıyla suyu kaynatabilen bu yeni “sıvı pil” teknolojisi, enerji dünyasında tüm dengeleri değiştirmeye hazırlanıyor.

Amerikalı bir araştırma ekibi, yenilenebilir enerjinin en büyük engellerinden biri olarak kabul edilen güneş ısısını kaybetmeden depolama sorununa çözüm bulduklarını duyurdu. Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara Kampüsü’nden araştırmacı Han Nguyen ve ekibi, içinde berrak bir sıvı bulunan küçük bir şişe icat etti. Bu sıvı, herhangi bir dış kaynağa ihtiyaç duymadan kendi kendini kaynatabilecek devasa bir güce sahip.

Sistemin en dikkat çekici yanı ise ortada hiçbir kablo, ısıtıcı rezistans ya da ağır batarya paketlerinin bulunmaması. Sadece basit bir organik molekül ve güneş ışığı kullanılarak geliştirilen bu tasarım, yaşamın temel planından ilham alıyor. Geleneksel güneş panelleri ışığı elektriğe çevirip anında kullanılmasını ya da lityum bataryalarda saklanmasını zorunlu kılarken, bu yeni teknoloji enerjiyi doğrudan kimyasal bağların içinde muhafaza ediyor.

Moleküler bir yay gibi çalışan sistemin sırrı nedir

Geliştirilen bu “sıvı pil” teknolojisinin merkezinde pirimidon adı verilen özel bir molekül yer alıyor. Güneş ışığı bu moleküle çarptığında, yapı sadece ısınmakla kalmıyor; fiziksel olarak bükülerek yüksek enerjili ve “gerilmiş” bir forma bürünüyor. Tıpkı kurulmuş bir yay gibi bu formda kilitli kalan molekül, enerjiyi hapsediyor. İhtiyaç anında ise küçük bir tetikleyici, örneğin bir damla asit veya hafif bir ısı, molekülün eski haline dönmesini sağlayarak depolanan enerjiyi güçlü bir ısı patlaması şeklinde açığa çıkarıyor.

Scienceblog’a konuşan Nguyen, süreci güneş ışığında kararan fotokromik gözlüklere benzeterek şu ifadeleri kullanıyor: “İçerideyken camlar şeffaftır. Güneşe çıktığınızda kendiliğinden kararır. Tekrar içeri girince yeniden şeffaflaşır. Ancak burada değişen renk değil, enerji düzeyi.”

Lityum iyon bataryalardan daha yüksek performans mümkün mü

Moleküler Güneş Isıl (MOST) enerji depolama olarak bilinen bu yöntem aslında yeni bir konsept değil; ancak bugüne kadar laboratuvar ortamında pratik bir karşılık bulamamıştı. Önceki çalışmalar ya zehirli maddeler gerektiriyor ya da düşük enerji yoğunluğu nedeniyle yetersiz kalıyordu. Yeni pirimidon temelli sistem ise kilogram başına 1,6 megajulün (MJ/kg) üzerine çıkan enerji yoğunluğuyla ezber bozuyor.

Günümüzde akıllı telefonlardan elektrikli araçlara kadar her yerde kullanılan lityum-iyon bataryalar yaklaşık 0,9 MJ/kg seviyesinde enerji sunabiliyor. Bu da yeni nesil sıvı güneş yakıtının, mevcut bataryalardan neredeyse iki kat daha fazla enerji yoğunluğuna sahip olduğu anlamına geliyor. Üstelik bu sistem, klasik bataryaların aksine zamanla şarj kaybetmiyor ve enerji yıllarca bir tankta güvenle saklanabiliyor.

Araştırma ekibinde yer alan doktora öğrencisi Benjamin Baker, sistemin avantajını şu sözlerle özetliyor: “Güneş panellerinde enerjiyi depolamak için ek bir batarya sistemine ihtiyaç duyarsınız. Moleküler güneş ısıl depolamada ise malzemenin kendisi güneşten aldığı enerjiyi saklayabiliyor”

Yarım mililitre sıvı suyu nasıl kaynatıyor

Ekibin elde ettiği en somut başarı, “su ısıtıcısı testi” ile kanıtlandı. Laboratuvarda yapılan deneylerde, sadece yarım mililitre malzemeden açığa çıkan ısının suyu kaynatmaya yettiği görüldü. Bu alanda daha önce sadece hafif bir ılıklaşma elde edilebildiği düşünüldüğünde, ulaşılan sonuç bilim dünyasında büyük bir atılım olarak değerlendiriliyor.

Malzemenin sıvı formda olması ve su içinde çözünebilmesi, gelecekte evlerin çatılarındaki şeffaf kolektörlerden bu sıvının pompalanarak “şarj” edilmesini mümkün kılabilir. Gündüzleri güneşten enerji toplayan sıvı, yalıtımlı tanklarda saklanıp gece saatlerinde tetiklenerek karbon salımı olmadan ısınma ve sıcak su ihtiyacını karşılayabilir. Henüz yolun başında olan teknoloji, şu an güneş ışığının sadece yüzde 5’ini oluşturan UV ışığını emebiliyor. Araştırmacılar, sistemin görünür ışığı da emebilmesi için moleküler yapıyı geliştirme çalışmalarını sürdürüyor.