O descoperire uluitoare în chimie: Lichidul galben care stochează energie luni în șir

Adaugă-ne ca sursă preferată în Google

Urmărește-ne in Discover

Lumea stocării energiei ar putea fi complet transformată de o invenție neobișnuită. Chimiștii de la Universitatea Northwestern au creat un material cu proprietăți unice. Acesta se prezintă inițial sub forma unui lichid galben obișnuit. Totuși, substanța se transformă într-un gel negru de fiecare dată când absoarbe energie, conform publicației techeblog.com.

Procesul blochează electronii într-o nouă structură moleculară. Aceștia pot rămâne captivi timp de luni întregi, cu o singură condiție. Recipientul de stocare trebuie să fie izolat complet de aer, scrie  Mediafax.

Atunci când recipientul este deschis, oxigenul declanșează eliberarea instantanee a electronilor. Energia rezultată poate alimenta diverse reacții chimice, chiar și pe întuneric. Inovația elimină complet nevoia de electrozi permanenți sau de baterii complexe. Materialul gestionează singur captarea, stocarea și eliberarea energiei.

Sursa de inspirație din celulele vii

Cercetarea de pionierat a fost coordonată de reputatul chimist Samuel Stupp. Rezultatele studiului au fost publicate în prestigioasa revistă Chem. Tyler Jaynes și Luka Dordevic sunt coautorii principali ai acestui proiect revoluționar.

Experimentul reproduce fidel funcționarea citoscheletului din celulele vii. Acesta reprezintă o rețea de proteine care se formează și se desface în mod constant. În cadrul acestui proiect, cercetătorii au înlocuit combustibilul biologic cu electroni.

Mecanismul din spatele gelului negru

În stare de repaus, moleculele materialului formează clustere minuscule și independente. Lumina, electricitatea sau razele X pot activa o parte din fiecare moleculă. Segmentul activat transferă apoi electroni către segmentul său pereche.

Ulterior, moleculele încărcate încep să adere între ele în rânduri ordonate. Aceste rânduri se transformă rapid în fire lungi, similare unor panglici subțiri. Structura reține puțină apă și transformă amestecul într-un gel moale și negru.

În interiorul acestui gel, electronii rămân în deplină siguranță. Potențialul energetic este uriaș. Un singur gram de material ar putea alimenta un ceas inteligent timp de câteva luni.

Pentru descărcare este nevoie doar de contactul cu oxigenul din aer. Acest contact generează specii reactive de oxigen cu un rol chimic activ. Compușii respectivi pot degrada contaminanții sau pot declanșa alte reacții. După finalizarea procesului, gelul revine treptat la starea inițială, acel lichid galben.

Diferențe majore față de bateriile clasice

Tehnologia reprezintă un exemplu rar de fotocataliză realizată la întuneric. Energia este stocată ziua cu ajutorul luminii solare. Ulterior, ea este utilizată pentru a genera reacții chimice nocturne.

Lumina poate forma modele conductoare temporare în interiorul gelului. Aceste trasee rămân active doar cât timp materialul își păstrează forma solidă. Proprietatea îl face ideal pentru electronica flexibilă și programabilă.

Spre deosebire de acest sistem, bateriile tradiționale stochează energia în circuite fixe. Panourile solare convertesc lumina imediat, fără o etapă intermediară de stocare. Noul material își modifică forma și gestionează energia în timp. Pentru resetare, el are nevoie doar de aer obișnuit. De asemenea, tehnologia evită utilizarea metalelor și a plasticului.

Aplicații practice în ecologie și robotică

Noua substanță poate avea utilizări diverse în viitorul apropiat. Tehnologia ar putea fi folosită pentru curățarea mediului prin oxidare la cerere. Ea poate sta și la baza unor sisteme avansate de sterilizare.

O altă aplicație importantă este alimentarea componentelor robotice flexibile. Aceste mașinile ar folosi cantități mici de energie în mod ocazional. Totuși, proiectul se află încă într-un stadiu incipient de cercetare în laborator.