VIDEO: Novi gel za pohranjivanje energije

Istraživači Sveučilišta Northwestern demonstrirali su žutu tekućinu koja se "puni" tako što se obnavlja u crni gel, pohranjuje elektrone mjesecima, a zatim ih oslobađa po potrebi kako bi pokrenula kemijske reakcije.

Njihova tehnologija, detaljno opisana u časopisu Chem, jest kemijski sustav inspiriran stanicama koji pohranjuje energiju kao elektrone unutar samosastavljene molekularne strukture. Kada je pohranjena energija potrebna, materijal oslobađa te elektrone u kisik, stvarajući reaktivne vrste kisika koje mogu provoditi oksidacijske reakcije čak i u mraku, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Materijal nije baterija u svakodnevnom smislu „litij-ionske ćelije“, i nećete uskoro uključiti svoj telefon u bočicu crne sluzi, već meka molekularna platforma koja integrira hvatanje i pohranu energije, strukturne promjene i katalizu u jednom materijalu.

U ispražnjenom stanju, materijal je žuta tekućina sastavljena od malih globularnih molekularnih agregata. Kada su izložene vidljivoj svjetlosti, elektricitetu, kemijskim gorivima ili rendgenskim zrakama, njegove molekule prihvaćaju elektrone. Ta elektronička promjena potiče molekule da se slažu i vežu putem π-π interakcija i stvaranja radikalnih "pimera", uzrokujući reorganizaciju rastresite tekućine u duga supramolekularna polimerna vlakna. Vidljivi rezultat je dramatična transformacija žute tekućine u crni, električno vodljivi hidrogel.

Istraživači opisuju sustav kao model za „tamnu fotokatalizu“. U običnoj fotokatalizi, svjetlost je potrebna tijekom reakcije. Ovdje se materijal može ranije napuniti svjetlošću ili drugim izvorom energije, pohraniti u mraku, a zatim kasnije upotrijebiti za pokretanje kemijske reakcije nakon što se potroši izvorni unos energije.

Materijal hvata energiju, pohranjuje elektrone, mijenja svoju strukturu i kasnije koristi pohranjene elektrone za pokretanje kemijskih reakcija.

Ono što materijal pohranjuje jest kemijska redoks energija u obliku dodatnih elektrona koji se nalaze unutar nabijenog gela. Kada je gel izložen kisiku, on izvlači elektrone iz gela, stvarajući reaktivne vrste kisika koje mogu pokrenuti oksidacijske reakcije. Materijal može pokretati reakcije poput oksidacije organskih molekula, potencijalne razgradnje zagađivača, sterilizacije površina ili omogućavanja nastavka fotokatalitičke kemije kasnije u mraku.