Deutlich effizienter als Batterien: Forscher speichern Sonnenergie in Molekülen

Eine passende Batterie zur heimischen Solaranlage? Viele Hausbesitzer entscheiden sich dagegen, weil Kosten und Nutzen für sie bislang nicht zusammenpassen. Die Speicherung chemischer potenzieller Energie in Akkus bringt immer Verluste mit sich, die teure »Hardware« hat außerdem nur eine begrenzte Haltbarkeit. Ein Molekül namens Pyrimidon soll ohne Elektronenfluss Solarenergie in seinen chemischen Verbindungen speichern können – sogar bis zu mehrere Jahre stabil. Das klingt nach einer im wahrsten Sinne des Wortes spannenden Möglichkeit, doch noch an einen effizienten Solarspeicher zu kommen.

Sonnenlicht: ein Energiespender, den es zu nutzen gilt

Pyrimidon als effizienter, stabiler Energiespeicher

Wissenschaftler der University of California in Santa Barbara (UC Santa Barbara) gelang dieser vielsprechende Durchbruch in Sachen Solarspeicher: Statt auf herkömmliche Batterien zu setzen, entwickelten sie ein organisches namens Pyrimidon mit ähnlichem Aufbau wie DNA-Bausteine. Ihre Erkenntnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin »Science«. Pyrimidon wandelt sich unter Leichteinstrahlung durch Fotoisomerisierung in eine energiereiche, »gespannte« Form um – ähnlich einer aktivierten Mausefalle. Zur Freisetzung der enthaltenen Energie reicht ein simpler Säure-Katalysator aus: Innerhalb von Sekunden setzt die folgende Reaktion Wärme frei, mit einer hohen Energiedichte von 1,6 Megajoule pro Kilogramm – genug, um Wasser zum Kochen zu bringen.

Hohe Wärmeenergie steht auf Abruf bereit

Die meisten gängigen Lithium-Ionen-Batterien halten da nicht mit, es sei denn, es handelt sich um experimentelle Hochleistungs-Akkus. Einziges Manko: Es kommt kein Strom dabei heraus, aber genug Wärmeenergie zur Beheizung von Gebäuden, für die Warmwasserbereitung und vielerlei industrielle Prozesse. Die US-Forscher um Han Nguyen und Prof. Grace Han sehen ihre Technologie eher als ergänzende Lösung zu bestehenden Batteriesystemen und nicht als Ersatz. Derzeit arbeitet ihr Team an wiederverwendbaren, festen Katalysatoren für einen praktikablen Dauerbetrieb, wobei noch einige Hindernisse im Wege stehen. Unter anderem möchten sie das Molekül zu diesem Zweck weiter optimieren, damit es nicht nur hauptsächlich UV-Licht absorbiert, sondern auch einen größeren Teil des sichtbaren Sonnenlichts.

Das zeigt einmal mehr: Abseits eingefahrener Wege warten offensichtlich noch ungeahnte Lösungen auf uns, die findige Forscher ans Tageslicht bringen.