أعلن فريق بحثي في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا عن مادة جديدة تخزن ضوء الشمس في روابط كيميائية ثم تطلقه على شكل حرارة عند الطلب. نُشرت الدراسة في مجلة Science، ووصف الفريق التصميم الجزيئي المعدل باسم بيريميدون ضمن إطار تخزين الطاقة الشمسية الجزيئية (MOST).
استلهم المصممون الفكرة من تغير شكل مكوّن في الحمض النووي تحت ضوء فوق بنفسجي، فطوروا نسخة صناعية تخضع لتغير بنيوي قابل للعكس. ركّزت طالبة الدكتوراه هان نغوين على تصميمٍ مدمج وحذف الأجزاء غير الضرورية، بينما استخدمت مجموعة كِن هوك في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس نمذجة حاسوبية لبيان سبب قدرة الجزيء على الاحتفاظ بالطاقة والبقاء مستقراً لسنوات.
يتصرف الجزيء كمِثْل زنبرك ملتف: يزداد طاقته تحت الشمس ويظل مقفولاً حتى يُفعّل بواسطة محفز أو مقدار صغير من الحرارة فيعود إلى حالته المسترخية ويطلق الحرارة. الكثافة الطاقية تفوق 1.6 ميغاجول لكل كيلوجرام، مقارنةً بنحو 0.9 MJ/kg لبطاريات ليثيوم أيون، وفي التجارب أُنتجت حرارة كافية لغلي الماء في ظروف محيطة.
بما أن المادة تذوب في الماء، يمكن ضخّها عبر مجمّعات شمسية مركبة على الأسطح لشحنها نهاراً ثم تخزينها في خزانات لاستخدام الحرارة ليلاً. من التطبيقات المحتملة تدفئة خارج الشبكة للتخييم وتسخين مياه المنازل. يلاحظ بنجامين بيكر أن المادة نفسها تخزن ضوء الشمس دون حاجة إلى نظام بطارية إضافي، ويواصل الفريق التطوير بدعم زمالة Moore Inventor Fellowship التي حصلت عليها غريس هان في 2025.
- اسم المادة: بيريميدون
- الآلية: تغيير بنيوي عكوس
- تطبيقات: تدفئة ومياه منزلية
كلمات صعبة
- تخزين — وضع أو حفظ الطاقة لاستخدام لاحقتخزن
- جزيء — أصغر جزء من مادة يحتفظ بخصائصهاالجزيء
- نمذجة — إنشاء أو استخدام نموذج لفهم نظام
- محفز — مادة تسرع تفاعلًا كيميائيًا دون استهلاك
- كثافة — كمّية الطاقة لكل وحدة من الكتلةالكثافة الطاقية
- قابل للعكس — يمكن عودته إلى الحالة الأصلية بسهولة
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- كيف قد تغيّر مادة تخزن ضوء الشمس وتطلقه حرارة عند الطلب طرق التدفئة في المناطق النائية؟ اذكر فوائد ومشاكل محتملة.
- ما التحديات العملية التي قد تواجه ضخ المادة المذابة في الماء عبر مجمّعات شمسية وتخزينها في خزانات؟
- هل تفضّل استخدام هذه المادة لتدفئة المنازل بدلًا من أنظمة التدفئة التقليدية؟ علّل جوابك مع أمثلة.
