Gli scienziati hanno cercato a lungo la prossima generazione di materiali in grado di catalizzare una rivoluzione nella raccolta e nello stoccaggio di energia rinnovabile.

Un candidato sembra essere strutture metallo-organiche. Gli scienziati hanno usato questi piccolissimi, flessibile, ultra sottile, strutture cristalline superporose per fare di tutto, dalla cattura e conversione del carbonio in combustibili allo stoccaggio dell'idrogeno e di altri gas. Il loro più grande svantaggio è stata la loro mancanza di conduttività.

Ora, secondo gli scienziati dell'USC, si scopre che le strutture metallo-organiche possono condurre l'elettricità allo stesso modo dei metalli.

Questo apre le porte alle strutture organiche in metallo per immagazzinare un giorno in modo efficiente energia rinnovabile in una quantità molto grande, scala quasi impensabile.

"Per la prima volta in assoluto, abbiamo dimostrato una struttura metallo-organica che mostra una conduttività simile a quella di un metallo. La naturale porosità della struttura metallo-organica la rende ideale per ridurre la massa di materiale, consentendo un più leggero, dispositivi più compatti" ha affermato Brent Melot, assistente professore di chimica presso l'USC Dornsife College of Letters, Arti e scienze.

"La conduttività metallica in tandem con altre proprietà catalitiche aumenterebbe il suo potenziale per la produzione e lo stoccaggio di energia rinnovabile", ha affermato Smaranda Marinescu, assistente professore di chimica presso l'USC Dornsife College.

I loro risultati sono stati pubblicati il ​​13 luglio nel Giornale della Società Chimica Americana .

Un catalizzatore emergente per lo stoccaggio di energia rinnovabile a lungo termine

Le strutture metallo-organiche sono così porose da essere adatte per assorbire e immagazzinare gas come l'idrogeno e l'anidride carbonica. Il loro stoccaggio è altamente concentrato:1 grammo di superficie fornisce l'equivalente di migliaia di piedi quadrati di stoccaggio.

Il solare non è ancora stato massimizzato come fonte di energia. La terra riceve più energia da un'ora di luce solare di quanta ne venga consumata in un anno dall'intero pianeta, ma attualmente non c'è modo di usare questa energia perché non c'è modo di conservarla tutta. Questa intermittenza è intrinseca a quasi tutte le fonti di energia rinnovabile, rendendo impossibile raccogliere e immagazzinare energia a meno che, dire, splende il sole o soffia il vento.

Se scienziati e industrie potessero un giorno riprodurre regolarmente la capacità dimostrata da Marinescu, farebbe molto per ridurre l'intermittenza, permettendoci di rendere finalmente l'energia solare una risorsa duratura e più permanente.

Metallo o semiconduttore:perché non entrambi?

Le strutture metallo-organiche sono strutture bidimensionali che contengono cobalto, zolfo, e atomi di carbonio. In molti modi, assomigliano molto in generale a qualcosa come il grafene, che è anche uno strato molto sottile di bidimensionalità, materiale trasparente.

Quando la temperatura scende, i metalli diventano più conduttivi. Al contrario, man mano che la temperatura sale, sono i semiconduttori che diventano più conduttivi.

Negli esperimenti condotti dal gruppo di Marinescu, hanno usato una struttura metallo-organica a base di cobalto che imitava la conduttività di un metallo e di un semiconduttore a temperature diverse. La struttura metallo-organica progettata dagli scienziati ha dimostrato la sua massima conduttività sia a temperature molto basse che molto alte.