Quá trình phủ quay cho phép vật liệu polymer nhiên liệu nhiệt mặt trời lắng đọng từ dung dịch (Nguồn ảnh: MIT)
Giáo sư, Tiến sĩ David Zhitomirsky của MIT cho biết "đó là một vật liệu có khả năng hấp thụ các photon (ánh sáng) và lưu trữ năng lượng của chúng".
Tiến sĩ Zhitomirsky là người đứng đầu dự án và là tác giả đầu tiên có một bài viết chi tiết về những phát hiện này trên tạp chí Advanced Energy Materials. "Năng lượng này có thể được sử dụng dưới dạng nhiệt theo nhu cầu, rồi được tái tạo lại thành nguyên liệu ban đầu và điều này có thể được thực hiện nhiều lần", ông viết trong báo cáo khoa học.
Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng lưu trữ nhiệt mặt trời dưới dạng thay đổi hóa học (thay vì chỉ lưu trữ nhiệt) là giải pháp cho bài toán lưu trữ lâu dài và bền vững. Hiện tại, cho dù chúng ta có các phương pháp cách nhiệt hiệu quả như thế nào, nhiệt sẽ luôn thất thoát theo thời gian.
Mặt khác, hệ thống lưu trữ hoá học có thể giữ năng lượng trong một cấu tạo phân tử bền vững cho đến khi nó được giải phóng. Khi cần sử dụng, nguồn năng lượng này có thể được kích hoạt bởi nhiệt, ánh sáng hoặc điện.
"Việc hấp thụ ánh sáng làm thay đổi hình dạng các phân tử của loại vật liệu này. Năng lượng của các phân tử này cao hơn nguồn năng lượng ban đầu, do đó khi chuyển về trạng thái ban đầu sẽ có một nguồn nhiệt giải phóng ra môi trường", Tiến sĩ Zhitomirsky giải thích.
"Và quan trọng là trong quá trình này các phân tử ban đầu có thể được phục hồi mà không bị suy biến", Tiến sĩ Zhitomirsky nói thêm.
Hình ảnh thử nghiệm sự giải phóng nhiệt. Một bộ phận làm nóng được sử dụng để cung cấp đủ năng lượng để kích hoạt các vật liệu nhiên liệu nhiệt mặt trời, trong khi một camera hồng ngoại theo dõi nhiệt độ. Phim tích điện (phải) giải phóng nhiệt cho phép nhiệt độ cao hơn so với phim không tích điện (trái) (Nguồn ảnh: MIT)
Quá trình này có nền móng là các hợp chất polymer, những loại vật liệu có chi phí hợp lý và công nghệ sản xuất thông dụng. Trước đây, những nỗ lực nghiên cứu về vật liệu lưu trữ dựa trên tính chất hoá học đều hướng đến các chất lỏng, đều này đã hạn chế tính ứng dụng của chúng. Trong quy trình mới này, vật liệu lưu trữ lại là chất rắn.
Sản xuất vật liệu là một quá trình bao gồm hai bước: Nhóm nghiên cứu sử dụng azobenzen, đã bị thay đổi cấu hình phân tử khi tiếp xúc với ánh sáng, sau đó một lượng nhiệt nhỏ sẽ đưa các azobenzen này trở lại cấu hình ban đầu và cho phép chúng giải phóng nhiệt được lưu trữ trước đó.
Các nhà nghiên cứu đã thay đổi thành phần hoá học trong vật liệu để cải thiện mật độ năng lượng, tạo ra các lớp màng cố định và khả năng phản ứng với các xung nhiệt.
Màng polymer nhiên liệu nhiệt mặt trời bao gồm ba lớp riêng biệt (độ dày bốn đến năm micrômét cho mỗi lớp) (Nguồn ảnh: MIT)
Trong thực tế, các loại phương tiện thường có dây nóng được tích hợp vào các cửa sổ phía sau vì không thể có bất cứ vật gì che chắn tầm nhìn của các tài xế ở kính trước. Và màng polymer trong suốt này sẽ được sản xuất thành kính chắn gió có thể giúp làm tan băng tuyết.
Tiến sĩ Zhitomirsky đã nói thêm về tầm quan trọng của hệ thống lưu trữ năng lượng này:
"Đây là một phương pháp bổ sung tuyệt vời để thu hoạch năng lượng Mặt Trời. Nó không tốn kém và cho phép có thể đồng thời tthu hoạch và lưu trữ năng lượng mà không cần thiết bị bổ sung"
"Những vật liệu này có thể được sử dụng rất nhiều ở các vùng nông thôn và các nước đang phát triển, ra ngoài chúng còn được sử dụng ở các nước và thành phố phát triển, ví dụ như được tích hợp vào quần áo,.."