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Una equipe de la Universidad de California en Santa Bárbara desarrolló una batería solar molecular capaz de capturar energía de la luz y almacenarla dentro de una estructura química para su uso posterior como calor. El sistema, descrito en la revista Science, alcanzó una densidad superior a 1,6 MJ/kg y logró hervir agua en condiciones ambientales.
Batería solar almacena energía dentro de la propia molécula
La tecnología forma parte del campo conocido como almacenamiento térmico solar molecular, llamado MOST.
A diferencia de los paneles solares convencionales, que transforman luz en electricidad, este tipo de sistema almacena energía directamente en moléculas.
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El avance apunta a uno de los principales límites de la energía solar: la dependencia de la luz del día. Para aplicaciones de calefacción, almacenar energía de manera eficiente sigue siendo un desafío importante para ampliar el uso de fuentes renovables.
La molécula desarrollada por el equipo se llama pirimidona. Cuando se expone a la luz solar, cambia de estructura y entra en un estado de alta energía. Luego, puede liberar esa energía almacenada en forma de calor.
Molécula funciona como un resorte comprimido
Nguyen Han, autora principal del estudio, comparó el funcionamiento de la molécula con un resorte comprimido.
La pirimidona absorbe energía cuando es activada por la luz y, más tarde, libera ese contenido energético cuando es accionada.
La investigadora destacó que el interés del equipo está en la reversibilidad del proceso. El material puede almacenar energía, liberarla cuando sea necesario y ser reutilizado varias veces, sin degradación señalada en el material consultado.
“Es este tipo de cambio reversible lo que nos interesa. Solo que, en lugar de cambiar de color, queremos usar la misma idea para almacenar energía, liberarla cuando la necesitemos y, luego, reutilizar el material varias veces”, afirmó Nguyen.
La inspiración vino del ADN y de lentes de transición
Para llegar a la pirimidona, los investigadores se inspiraron en estructuras de ADN y en materiales fotocrómicos, como lentes de transición. Estos sistemas cambian de forma de manera reversible cuando se exponen a la luz.
La estructura de la molécula imita componentes encontrados en el ADN que responden a la luz ultravioleta. Con apoyo computacional de KN Houk, de UCLA, el equipo refinó el compuesto para que permaneciera estable y conservara energía por más tiempo.
Nguyen afirmó que el diseño de la molécula buscó simplicidad. El equipo eliminó elementos considerados innecesarios para crear una estructura compacta y eficiente en el almacenamiento de energía solar.
Densidad energética supera baterías de ion-litio típicas
El material alcanzó una densidad de energía superior a 1,6 MJ/kg. El valor está por encima de las baterías de ion-litio típicas, que giran en torno a 0,9 MJ/kg, según los datos presentados en el estudio.
Este desempeño se considera relevante para sistemas MOST, especialmente porque la molécula logró proporcionar energía suficiente para hervir agua en condiciones ambientales.
“Hervir agua es un proceso que consume mucha energía”, afirmó Nguyen en un comunicado de la universidad. Para ella, lograr este resultado en condiciones ambientales representa un gran logro.
La solubilidad de la molécula también abre camino para su uso en colectores solares. El material podría circular por el sistema, almacenar energía durante el día y liberar calor posteriormente.
El coautor Benjamin Baker resumió la diferencia práctica: en paneles solares, se necesita un sistema adicional de baterías. En el almacenamiento térmico solar molecular, el propio material guarda la energía de la luz solar.
Este artículo fue elaborado con base en información de la Universidad de California en Santa Bárbara y de la revista Science, con datos, números y declaraciones preservados conforme el material consultado.
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