L'immagazzinamento dell'energia solare è la sfida centrale che i ricercatori nel campo dell'energia devono affrontare. Accanto a soluzioni tradizionali come celle solari o batterie, concetti chimici creativi per immagazzinare energia stanno aprendo la strada a opportunità completamente nuove. Le reazioni intramolecolari stanno rendendo possibile trasformare l'energia solare e immagazzinarla in una singola molecola. Questo può costituire la base per la costruzione di celle solari ad accumulo di energia.

L'elettricità da una fonte di energia rinnovabile come il sole o il vento è disponibile solo quando soffia il vento o splende il sole, ed è estremamente difficile immagazzinare l'elettricità in eccesso. Sono necessari nuovi concetti e i ricercatori del Dipartimento di chimica e farmacia della FAU contano su concetti chimici per immagazzinare energia.

In due progetti comuni, gli scienziati stanno esplorando nuove idee per l'utilizzo di molecole per immagazzinare l'energia solare e stanno studiando molecole e processi che consentono di immagazzinare l'energia in modo efficiente e rilasciarla in modo controllato quando richiesto. È persino concepibile che l'energia chimica immagazzinata possa essere convertita direttamente in energia elettrica.

La ricerca si basa sul cosiddetto sistema di stoccaggio norbornadiene-quadriciclano. Norbornadiene (NBD) e quadricyclane (QC) sono idrocarburi e da tempo sono oggetto di discussione tra gli esperti come potenziali candidati per lo stoccaggio dell'energia solare. Sotto l'influenza della luce, si innesca una reazione all'interno della molecola di norbornadiene, trasformando la molecola in quadriciclano. La reazione produce una densità di energia simile a quella di una batteria ad alte prestazioni. Grazie a questa proprietà, il quadriciclo è anche conosciuto come "combustibile solare".

Il sottoprogetto incentrato sull'immagazzinamento fotochimico e magnetochimico e sul rilascio di energia solare nei composti organici tesi è guidato dal Prof. Dr. Dirk Guldi e dal Prof. Dr. Andreas Hirsch. Gli scienziati stanno lavorando alla produzione di vari nuovi gruppi di derivati ​​NBD e QC. Inoltre, stanno studiando sistematicamente l'influenza dei fotosensibilizzanti e degli accettori di elettroni, nonché dei solventi e dei campi magnetici all'interno di questo processo. L'obiettivo a lungo termine dei ricercatori è creare un ciclo chiuso di sistema-combustibile per i sistemi di stoccaggio molecolare.

Prof. Dott. Julien Bachmann, Il Prof. Dr. Jörg Libuda e il Dr. Christian Papp stanno lavorando insieme nel sottoprogetto incentrato sul rilascio catalitico ed elettrochimico dell'energia solare immagazzinata in composti organici tesi. Gli scienziati stanno sviluppando nuovi sistemi catalitici ed elettrodi che possono essere utilizzati per convertire l'energia chimica direttamente in energia elettrica. Intendono dimostrare il concetto alla base del principio funzionale utilizzando superfici di confine ibride con una struttura elettronica adeguata, struttura chimica e stabilità elettrochimica.

I risultati di entrambi i sottoprogetti potrebbero costituire la base per la costruzione di una cella solare ad accumulo di energia. L'elettricità creata dall'energia solare potrebbe essere immagazzinata in modo intelligente e utilizzata in modo altamente efficiente grazie a reazioni intramolecolari.