Los investigadores del MIT han revelado exactamente cómo una molécula llamada diruthenium fulvalene, que fue descubierto en 1996, trabaja para almacenar y liberar calor en la demanda. Este entendimiento, informó en un artículo publicado el 20 de octubre en la revista Angewandte Chemie, en caso de que sea posible encontrar productos químicos similares a base de más abundantes, costosos materiales de menos de rutenio, y esto podría constituir la base de una batería recargable para almacenar el calor en lugar de electricidad.
La molécula sufre una transformación estructural cuando absorbe la luz del sol, puesta en un estado de mayor energía donde pueden permanecer estables por tiempo indefinido. Entonces, provocada por una pequeña adición de calor o un catalizador, que vuelve a su forma original, la liberación de calor en el proceso. Pero el equipo encontró que el proceso es un poco más complicado que eso.
"Resulta que hay un paso intermedio que desempeña un papel importante," dijo Jeffrey Grossman, Carl Soderberg Richard Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería. En este paso intermedio, la molécula de forma hasta la mitad de configuración semi-estables entre los dos estados antes conocido. "Eso fue inesperado", dijo. El proceso de dos pasos ayuda a explicar por qué la molécula es tan estable, ¿por qué el proceso es fácilmente reversible y también la razón por la sustitución de otros elementos de rutenio no ha funcionado hasta ahora.
En efecto, explicó Grossman, este proceso permite producir una "batería recargable de calor" que en repetidas ocasiones puede almacenar y liberar calor recogido de la luz solar u otras fuentes. En principio, dijo Grossman, un combustible hecho a partir de diruthenium fulvalene, cuando el calor almacenado se libera, "puede llegar a estar hasta 200 grados C, mucho calor suficiente para calentar su casa, o incluso hacer funcionar un motor para producir electricidad."
En comparación con otros enfoques a la energía solar, dijo, "que toma muchas de las ventajas de la energía solar-térmica, pero almacena el calor en forma de combustible. Es reversible, y es estable durante un largo plazo. Se puede utilizar donde quieras, en la demanda. Se puede poner el combustible en el sol, la carga para arriba, a continuación, utilizar el calor, y colocar el mismo combustible de vuelta en el sol para recargar. "
Además de Grossman, la obra fue llevada a cabo por Yosuke Kanai de Lawrence Livermore National Laboratory, Varadharajan Srinivasan del MIT del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería, y Meier y Peter Steven Vollhardt de la Universidad de California, Berkeley.
El problema de la escasez de rutenio y el costo sigue siendo como "un dealbreaker", dijo Grossman, pero ahora que el mecanismo fundamental de cómo la molécula de obras se entiende, debería ser más fácil de encontrar otros materiales que presentan el mismo comportamiento. Esta molécula es el material malo, pero muestra que se puede hacer ", dijo.
El siguiente paso, dijo, es utilizar una combinación de la simulación, la intuición química, y bases de datos de decenas de millones de moléculas conocidas a buscar otros candidatos que tienen similitudes estructurales y podría presentar el mismo comportamiento. "Es mi firme creencia de que a nuestro entender lo que hace latir a esta materia, encontraremos que habrá otros materiales", que funcionará de la misma manera, dijo Grossman.
Grossman tiene previsto colaborar con Daniel Nocera, el profesor Henry Dreyfus de Energía y Profesor de Química, para hacer frente a estas cuestiones, la aplicación de los principios aprendidos de este análisis para el diseño de nuevos materiales, de bajo costo que presentan este mismo proceso reversible. La estrecha conexión entre el diseño computacional de materiales y la síntesis experimental y de validación, dijo, debería acelerar el descubrimiento de las prometedoras nuevas combustibles solar térmica.
