Chemici van UC Santa Barbara presenteren een nieuw materiaal dat zonlicht opvangt, opslaat in chemische bindingen en op verzoek als warmte vrijgeeft. In een publicatie in Science beschrijft universitair hoofddocent Grace Han met haar team een gemodificeerd organisch molecuul, pyrimidone, dat voortbouwt op moleculaire zonne-thermische energieopslag (MOST). Het ontwerp is geïnspireerd op een DNA-component die onder UV-licht van vorm verandert; de onderzoekers maakten een synthetische, omkeerbare versie die vele laad- en ontlaadcycli aankan.
Promovendus en hoofdauteur Han Nguyen zegt dat zij streefden naar een compact molecuul en onnodige onderdelen verwijderden. Samen met Ken Houk (UCLA) gebruikten zij computationele modellering om te verklaren waarom het molecuul langdurig energie kan vasthouden zonder verlies. Het materiaal gedraagt zich als een verdraaide veer: zonlicht zet het in een gespannen, hoge-energietoestand die vergrendeld blijft totdat een trigger — bijvoorbeeld een kleine hoeveelheid warmte of een katalysator — het terugzet en de warmte vrijgeeft. Het team noemt het concept herbruikbaar en recyclebaar en gebruikte termen als "oplaadbare zonnemodule" of "oplaadbare zonnebatterij."
Het molecuul heeft een energiedichtheid van meer dan 1.6 megajoule per kilogram, ter vergelijking ongeveer 0.9 MJ/kg voor een standaard lithium-ionbatterij. In experimenten was de vrijgegeven warmte krachtig genoeg om water te laten koken onder omgevingsomstandigheden, een belangrijke mijlpaal voor MOST-onderzoek. Doordat het materiaal oplost in water, kan het over daktegels stromen om overdag op te laden en daarna in tanks opgeslagen worden om ’s nachts warmte te leveren. Mogelijke toepassingen zijn off-grid verwarming bij kamperen en residentiële waterverwarming; het materiaal slaat zonlicht direct op zonder aanvullend batterijsysteem. Het onderzoek kreeg steun van de Moore Inventor Fellowship, die Han in 2025 ontving om de ontwikkeling voort te zetten.
Moeilijke woorden
- opslaan — bewaren zodat het later gebruikt kan wordenopslaat
- binding — kracht die atomen samenhoudt in moleculenbindingen
- pyrimidone — organisch molecuul dat zonlicht kan opslaan
- energiedichtheid — hoeveel energie per kilogram een materiaal heeft
- katalysator — substantie die een chemische reactie versnelt
- vergrendelen — vastzetten zodat iets niet verandertvergrendeld
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Wat zijn de voordelen van zonlicht opslaan in chemische bindingen in plaats van in een elektrische batterij? Geef twee of drie redenen.
- Het artikel zegt dat het materiaal oplost in water en over daktegels kan stromen. Welke praktische problemen en mogelijke oplossingen zie je voor dit gebruik?
- Hoe zou dit materiaal nuttig kunnen zijn voor mensen zonder aansluiting op het elektriciteitsnet? Geef concrete voorbeelden.
Gerelateerde artikelen
Praktisch leren tijdens de wintervakantie
Adviezen van Jim Egenrieder (Virginia Tech) om dagelijkse taken tijdens de wintervakantie te gebruiken als korte, praktische lessen. Activiteiten zoals bakken, budgetteren en buiten observeren versterken vaardigheden en zelfstandigheid bij kinderen.
Nieuwe methode voor recycling van lithium‑ionbatterijen
Onderzoekers van Rice University beschrijven het FJH‑ClO tweestapsproces om lithium en overgangsmetalen uit gebruikte lithium‑ionbatterijen terug te winnen. Het proces is zuurvrij, geeft minder afval en is aangetoond op laboratoriumschaal.
