Quantencomputing ebnet den Weg für verbesserte Solarenergiespeicherung.
Forschende haben einen bedeutenden Fortschritt in der Solarenergietechnologie erzielt, indem sie molekulare Fotoschalter identifizierten, die die Speicherung von Solarenergie optimieren könnten. Diese Entdeckung wurde durch die Nutzung von Quantencomputing ermöglicht und stammt aus einer umfassenden Analyse einer Datenbank mit über 400.000 Molekülen. Sie markiert einen wichtigen Schritt in der emissionsfreien Nutzung von Solarenergie.
Steigerung der Effizienz durch optimierte molekulare Fotoschalter
Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf die Verbesserung von molekularen Fotoschaltern für die effiziente Gewinnung von Solarenergie. Das Team nutzte Quantencomputing, um eine besonders effiziente molekulare Struktur für diesen Zweck zu finden. Wie im Journal Angewandte Chemie beschrieben, basierte ihr Verfahren auf einer Datenbank von über 400.000 Molekülen, die sie auf das optimale molekulare Design für Solarenergiespeichermaterialien hin untersuchten.
MOST-Projekt: Ein neuer Weg in der Solarenergienutzung
Gegenwärtig wird Solarenergie entweder direkt zur Stromerzeugung verwendet oder indirekt über in Wärmespeichern gespeicherte Energie. Ein dritter Weg könnte darin bestehen, die Energie zunächst in lichtempfindlichen Materialien zu speichern und dann bei Bedarf freizusetzen. Das EU-finanzierte Projekt MOST (“Molecular Solar Thermal Energy Storage”) untersucht Moleküle wie Fotoschalter, die Solarenergie bei Raumtemperatur absorbieren und speichern können, um eine vollständig emissionsfreie Nutzung von Solarenergie zu ermöglichen.
Innovative Screening-Methode und aussichtsreiche Ergebnisse
Für das Screening der riesigen Datenbank kam ein zuvor entwickelter Algorithmus und eine neue Bewertungsskala “eta” zum Einsatz. Die Auswertung der Moleküle in der Datenbank ergab, dass alle sechs Top-bewerteten Moleküle sich vom ursprünglichen Norbornadien-Quadricyclan-System unterschieden, was darauf hindeutet, dass diese strukturelle Änderung es den neuen Molekülen ermöglicht, mehr Energie zu speichern.
Auswirkungen und Zukunftspotenzial
Diese Forschungsarbeit zeigt das Potenzial für die Optimierung von Molekülen zur Speicherung von Solarenergie auf. Die neuen Moleküle müssen jedoch zunächst synthetisiert und unter realen Bedingungen getestet werden. Trotz dieser Herausforderungen hat das Team einen neuen, umfangreichen Datensatz für maschinelles Lernen entwickelt und somit den mühsamen Forschungsschritt vor der Synthese für zukünftige Chemiker vereinfacht.
Referenz: “Searching the Chemical Space of Bicyclic Dienes for Molecular Solar Thermal Energy Storage Candidates” von Andreas Erbs Hillers-Bendtsen et al., veröffentlicht am 25. Juli 2023 in Angewandte Chemie International Edition. DOI: 10.1002/anie.202309543
