Güneşin Enerjisini Depolayan Sıvı Pil

Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara Kampüsü’nde çalışan araştırmacılar, içinde berrak bir sıvı bulunan küçük bir şişe sayesinde güneş enerjisini doğrudan kimyasal bağlarda saklama fikrini kanıtladı. Bu yaklaşımda herhangi bir kablo, ısıtıcı veya büyük batarya paketi değil; yalnızca basit bir organik molekül, bir miktar güneş ışığı ve yaşamın temel prensiplerinden ilham alan ince bir tasarım kullanılıyor.

MOLEKÜLER GÜNEŞ ISIL olarak adlandırılan bu sistemin ana sırrı pirimidon adı verilen molekülde yatıyor. Güneş ışığı bu moleküle çarptığında sadece ısınmakla kalmıyor; molekül fiziksel olarak bükülerek yüksek enerjili, gerilmiş bir konuma geçiyor. Bir yay gibi bu konumda sabit kalıyor. İhtiyaç duyulduğunda ise çok küçük bir uyarıcı — örneğin damla halinde bir asit ya da hafif bir ısı artışı — molekülün eski haline dönmesini sağlayarak depolanan enerjiyi ısı patlaması biçiminde serbest bırakıyor.

Bu mekanizma, fotokromik gözlüklerin güneş altında kararmasıyla yapılan benzetmeyle açıklanıyor: İçeride camlar şeffaftır; güneşe çıktığınızda kararır, tekrar içeri girince eski haline döner. Buradaki değişim renkten çok enerji seviyesidir. Böylece enerji depolama süreci Moleküler Güneş Isıl (MOST) olarak adlandırılıyor. Her ne kadar kavram uzun süredir laboratuvar merakı olarak kaldıysa da şimdi pratik ölçülere yaklaşan bir aşamada.

LİTYUM İYON’DUNUN ÖTESİNDE ENERJİYOĞUNLUK açısından ortaya çıkan pirimidon temelli sistem, kilogram başına yaklaşık 1,6 megajul enerji yoğunluğunu göstermekte. Buna karşılık tipik lityum-iyon bataryalar yaklaşık 0,9 MJ/kg değere sahip. Yani bu yeni “ısı depolayan sıvı güneş yakıtı” neredeyse iki kat etki sağlıyor. Ayrıca geleneksel bataryaların aksine uzun vadeli şarj kaybı yaşamıyor; enerji yıllarca bir depoda saklanıp gerektiğinde kullanıma hazır oluyor.

Laboratuvarın doktora öğrencisi Benjamin Baker, güneş panellerinde enerji depolamak için ek bir batarya sistemi gerekeceğini söylüyordu; oysa molekülün kendisi güneşten aldığı enerjiyi içsel olarak saklayabiliyor. Deneysel olarak dikkat çekici olan diğer bulgu ise su ısıtma testiydi: Yarım mililitre civarında bir malzeme ile açığa çıkan ısı, suyu doğrudan kaynatmaya yeterli oldu. Bu sonuç, daha önce yalnızca sıcak artışlarının elde edildiği bir alanda önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.

Gün ışığından elde edilen enerji, gündüzleri evlerin çatısındaki saydam kolektörlerden pompalanıp şarj edilebiliyor ve daha sonra yalıtımlı bir depolama tankında saklanıyor. Hava karardığında sistem tetiklenerek depolanan ısı serbest bırakılıyor; böylece karbon salımı olmadan sıcak su ve ısınma sağlanıyor. Ancak mevcut molekül, UV ışığının yalnızca yüzde 5’ini tespit ediyor; bu yüzden bilim insanları kırmızıya kaydırarak görünür ışığı da emebilecek yeni bir form üzerinde çalışıyorlar.

Gelecek hedef ise güneş spektrumunun daha geniş kısmını kullanabilmek ve daha pratik uygulamalara dönüştürmek. Bu yönde çalışmalar devam ediyor, ama şişelenmiş güneş kavramının günlük hayatta yaygınlaşması için daha zamana ihtiyaç var.