Güneş enerjisi yıllarca bir şişede nasıl saklanır ve yeni sıvı pil lityum iyonu tahtından mı ediyor

Amerikalı araştırmacılar yenilenebilir enerjinin en büyük sorununu ortadan kaldıracak devrim niteliğinde bir buluşa imza attı. Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara Kampüsü’nden bilim insanlarının geliştirdiği ve içinde berrak bir sıvı bulunan küçük bir şişe, güneş ısısını hiçbir kayıp yaşamadan yıllarca saklayabiliyor. Kablo, rezistans ya da ağır batarya paketleri gerektirmeyen bu yeni “sıvı pil” sistemi, tek bir tetikleyiciyle kendi kendini kaynatacak kadar yüksek bir enerji açığa çıkarıyor.

Yenilenebilir enerji dünyasında en büyük engel, üretilen enerjinin ihtiyaç duyulana kadar nasıl muhafaza edileceği sorusuydu. Geleneksel güneş panelleri ışığı anında elektriğe çevirirken, bu enerjinin ya hemen tüketilmesi ya da hantal lityum-iyon bataryalarda depolanması gerekiyordu. Han Nguyen ve ekibi tarafından geliştirilen yeni tasarım ise bu süreci tamamen değiştirerek güneş enerjisini doğrudan kimyasal bağların içinde saklayan bir sıvı formuna dönüştürüyor.

Moleküler yay sistemi nasıl çalışıyor

Sistemin kalbinde “pirimidon” adı verilen özel bir molekül yer alıyor. Güneş ışığı bu moleküle çarptığında, sıvı sadece ısınmakla kalmıyor; moleküller fiziksel olarak bükülerek yüksek enerjili ve “gerilmiş” bir forma giriyor. Tıpkı kurulmuş bir yay gibi bu yeni şeklinde kilitli kalan molekül, enerjiyi bünyesinde hapsediyor. Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda ise küçük bir asit damlası veya hafif bir ısı gibi tetikleyicilerle molekül eski haline dönüyor ve depolanan tüm enerji güçlü bir ısı patlamasıyla serbest kalıyor.

Araştırmacı Han Nguyen bu süreci, güneş ışığında kararan fotokromik gözlüklere benzeterek durumu şu sözlerle açıklıyor: “İçerideyken camlar şeffaftır. Güneşe çıktığınızda kendiliğinden kararır. Tekrar içeri girince yeniden şeffaflaşır. Ancak burada değişen renk değil, enerji düzeyi.” Bu yaklaşım bilim dünyasında Moleküler Güneş Isıl (MOST) enerji depolama olarak bilinse de, Nguyen ve ekibi geçmişteki zehirli çözücü ve düşük enerji yoğunluğu sorunlarını aşmayı başardı.

Lityum iyon bataryalardan daha mı güçlü

Yapılan testler, yeni pirimidon temelli sistemin enerji yoğunluğunun kilogram başına 1,6 megajulün (MJ/kg) üzerine çıktığını gösteriyor. Bugün akıllı telefonlardan elektrikli otomobillere kadar her yerde kullanılan lityum-iyon bataryaların yaklaşık 0,9 MJ/kg seviyesinde olduğu düşünüldüğünde, bu sıvı yakıtın neredeyse iki kat daha fazla enerji depolayabildiği görülüyor. Üstelik bu sıvı, klasik bataryaların aksine zamanla şarj kaybetmiyor ve enerjiyi bir tankın içinde yıllarca koruyabiliyor.

Laboratuvarda doktora öğrencisi olarak görev yapan 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” Bu özellik, sistemi hem daha kompakt hem de daha verimli bir hale getiriyor.

Sıvı yakıtla su kaynatma testi başarılı oldu

Ekibin elde ettiği en somut başarı ise “su ısıtıcısı testi” ile kanıtlandı. Sadece yarım mililitre miktarındaki malzemenin açığa çıkardığı ısı, suyu kaynatmaya yetti. Bu sonuç, daha önceki benzer deneylerde sadece hafif bir sıcaklık artışı gözlemlenebildiği düşünüldüğünde çok büyük bir teknolojik atılım olarak kabul ediliyor. Sıvının su içinde çözünebilmesi, pratik kullanım alanları için de geniş bir kapı aralıyor.

Gelecekte bu sıvının evlerin çatılarındaki şeffaf kolektörlerde dolaştırılarak gün boyu “şarj” edilmesi planlanıyor. Gündüz toplanan ve yalıtımlı tanklarda saklanan enerji, güneş battığında veya hava soğuduğunda serbest bırakılarak karbon salımı olmadan sıcak su ve ısınma ihtiyacını karşılayabilir. Mevcut teknoloji şu an için güneş ışığının sadece yüzde 5’ini oluşturan UV ışınlarını kullanabiliyor olsa da, ekip molekülü görünür ışığı da emebilecek şekilde geliştirmek için çalışmalarını sürdürüyor.