Supercomputer baut Molekül zur direkten Speicherung von Solarenergie

Von Christian Kahle am 07.09.2020 10:26 Uhr
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Mit Hilfe von Supercomputern ist es möglich, sehr gezielt auf die Suche nach neuen Molekülen zu gehen, die exakt bestimmte Anforderungen erfüllen. Das zeigten schwedische Wissenschaftler jetzt anhand eines Stoffes, der Solarenergie ziemlich effizient speichert.

Für gewöhnlich arbeiten sich Materialforscher und Chemiker Schrittweise an neue Materialien heran. Bekannt sind dann die grundlegenden Eigenschaften bestimmter Stoffklassen und man muss in dieser nun genau jene Verbindungen finden, die am dichtesten an die ge­wünsch­ten Eigenschaften herankommen. Relativ neu ist hingegen die Option, Wünsche zu de­fi­nie­ren und Supercomputer darauf anzusetzen, genau die passenden Moleküle zusammenzusetzen.

Einfach ist dies nicht gerade. Das zeigen schon die einfachsten Beispiele: Wasserstoff und Sauerstoff haben so sehr unterschiedliche Eigenschaften, doch sind diese weit von dem ent­fernt, was ihre Kombination zu Wassermolekülen mit sich bringt. Dies zeigt, wie kom­pli­ziert es dann ist, einen Rechner darauf anzusetzen, ein Molekül zu entwerfen, das durch den Einfluss von Sonnenlicht eine energiereichere Zustandsform annimmt, durch die Abgabe der Energie wieder in den Ursprungszustand zurückkehrt und bei diesen Prozessen stets stabil bleibt.

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Direkte Speicherung

Genau das ist den Forschern der Linköping-Universität nun gelungen. Die theore­tischen Chemi­ker der Ein­rich­tung konnten Simu­la­tio­nen ent­wickeln, mit denen ein Groß­rechner dann genau die ge­wünsch­ten Mole­küle zusammen­bauen konnte. Die Ergeb­nisse wurden an­schlie­ßend an eher praxis­orientier­tere Kollegen in Ungarn über­geben, die das Material syn­theti­sier­ten und in Expe­rimenten die gewünsch­ten Ei­gen­schaf­ten bestätigen konnten.

Konkret können die Moleküle, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, binnen sehr kleinen Sekundenbruchteilen ihre Struktur ändern und ein höherenergetisches Niveau annehmen. Auf diese Weise könnte man Solarenergie direkt speichern und bei Bedarf abrufen und müsste nicht den verlustbehafteten Weg gehen, erst Strom mit Solarzellen zu erzeugen und diesen dann zu speichern. Allerdings sind die Forscher noch damit beschäftigt, möglichst effiziente und praktische Möglichkeiten zu finden, mit denen sich die Energie wieder aus den Molekülen abrufen lässt. Bisher sind die Verfahren noch auf Laborumgebungen beschränkt.

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