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En un artículo muy reciente (Energy Environ. Sci. 2019. 12. 187) se ha descrito un nuevo producto químico capaz de almacenar energía solar durante periodos prolongados de tiempo.

Uno de los problemas más graves, y todavía sin soluciones claras, es cómo almacenar una fuente de energía intermitente de manera que pueda ser empleada constantemente: Nuestra sociedad actual exige el uso de energía 24 horas al día, 7 días por semana, mientras que viento y luz son fuentes de energía intermitentes y con muy alta variabilidad. Un sistema muy prometedor consiste en el uso de moléculas que tienen dos estados químicos: Uno metaestable(1), al que se accede mediante su exposición a luz solar, y otro estable, al que se accede tras el uso de un catalizador reutilizable.

Por supuesto, decirlo es mucho más fácil que conseguirlo, y de hecho, como indican en el artículo antes citado, hay una serie de materiales que podrían usarse encontrados en investigaciones anteriores. Se les denomina generalmente MOST, de las siglas inglesas molecular solar thermal storage, y en el artículo se usa una variante del químico Norbodarniene, ya empleado anteriormente para esta función, pero no en esta configuración que llaman NBD1 y que encontraron tras realizar cálculos mecano-cuánticos sobre la estabilidad de la molécula fundamental y muchos ensayos.

Los autores han logrado que la parte del químico reactiva a la luz solar lo sea a una fracción más grande del espectro, lo que implica una mayor eficiencia, como indica la figura 1. Con otra característica muy deseable para este tipo de usos: hay una gran diferencia en la absorvancia del isómero(2) metaestable respecto al estable.

Fig. 1: (a) Estructura química de lso dos isómeros; (b) diferencia en la absorvancia de luz del NBD1, línea azul, al QC1, línea roja; (c) Flujo de calor tras el paso de la solución de QC1 por un catalizador. (Del artículo citado)

Esto le concede una estabilidad temporal de 30 días a 25º C, lo que posibilita su uso como almacén de energía solar a medio plazo, donde las baterías habituales tienen unas eficiencias muy bajas.

En este tipo de usos es fundamental que el catalizador(3) que revierte el estado metaestable al estable, extrayendo la energía, sea rápido y no se gaste mucho por el uso, lo que implica capacidad de estar fijo a un sólido y mantener su actividad catalítica. El compuesto del Cobalto empleado en este trabajo puede ser inmovilizado en un sólido de Carbono, algo básico para poder usarlo en ciclos contínuos. También tiene un tiempo de respuesta relativamente rápido, de minutos.

De hecho, probaron directamente en un prototipo la transformación del isómero estable al metaestable que se hacía directamente usando luz solar que iluminaba una disolución del compuesto NBD1 en tolueno en una tubería «al aire» en una demostración clara de que este nuevo producto puede ser implementado industrialmente con facilidad.

En resumen, un trabajo que abre la puerta al almacenamiento de energía solar de manera más eficiente, lo que sin duda extenderá su uso.

(1) Metaestable: Que si bien puede cambiar en el tiempo de manera espontánea, necesita un aporte de energía extra.

(2) Isómero: Producto químico de la misma composición, pero distinta forma.

(3) Catalizador: Producto químico que facilita una reacción química, sin necesidad de reaccionar, y por lo tanto gastarse, en el proceso.

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