Tepelná baterie nabíjená sluncem

Jednodušší je energii vyrábět než ji skladovat. Energii většinou ukládáme jako elektrickou energii v akumulátorech nebo ji skladujeme ve formě chemické energie jako palivo. Vědci nyní objevili zvláštní sloučeninu, která váže tepelnou energii tak bezpečně a stabilně, že se dá mluvit o tepelném akumulátoru.

S teplem a tepelnou energií samozřejmě v praxi pracujeme běžně. Např. v radiátorech ohříváme vodu a voda pak ohřívá naše prostředí. Nicméně vodu nedonutíme, aby přestala hřát a zase začala přesně ve chvíli, kdy to potřebujeme. Tepelná energie totiž vždy samovolně přechází z těles teplejších na chladnější. Za takových podmínek teplo nelze v běžné látce jednoduše uzamknout s výjimkou situace, kdy látku krátkodobě uzavřeme např. do termosky. Dlouhodobé skladování tepelné energie nefunguje.

Prof. Jeffrey Grossmann z MIT o fungování solární baterie

Výzkumníkům z MIT se ale podařilo sloučeninu s vlastnostmi bezpečného tepelného zámku najít. Jde o organo-kovovou látku s názvem fulvalene diruthenium, česky nejspíš diruthenát fulvalenu – látka byla objevena v roce 1996. Hlavní vazbou v této sloučenině je velmi pevné spojení mezi dvěma atomy vzácného kovového prvku Ruthenium. Na každém atomu Ruthenia pak „visí“ složitá uhlovodíková skupina nazvaná fulvalen, která obsahuje překřížené chemické vazby; tyto dvě fulvalenové skupiny jsou ještě navíc propojeny navzájem.

Zásadní vlastností této látky je fakt, že se vyskytuje ve dvou energeticky velmi odlišných stavech, přičemž z jednoho do druhého stavu se dostane díky pohlcení sluneční energie. Při opačném směru změny stavu se naopak tato energie dostane zase ven ve formě tepla a ohřeje médium na teplotu až kolem 200 stupňů Celsia. Stačí k tomu nepatrný řízený tepelný impuls nebo působení katalyzátoru. Oba dva stavy látky jsou přitom samy o sobě dokonale stabilní. Pomocí této látky by tedy bylo možné přímo a opakovaně akumulovat sluneční energii a vyrábět z ní tepelné akumulátory.

Skvělý objev má jednu vadu na kráse – Ruthenium je velmi vzácný a drahý kov, 150 gramů stojí 650 dolarů. Tento výzkum přesto dává naději na objevení jiné látky strukturálně podobného typu a podobné funkce, která nebude tak drahá. Přesnější analýza celé reakce ukazuje, že mezi dvěma stavy této sloučeniny s Rutheniem se nachází zvláštní přechodový mezistav, který je pro princip tepelného akumulátoru nezbytný – z tohoto důvodu nebude snadné Ruthenium nahradit. S jinými dosud vyzkoušenými prvky a kombinacemi tento mechanismus totiž nefungoval. Nevyzkoušených možností je ale ještě velmi mnoho.