ಸೂರ್ಯ ಮುಳುಗಿದ ನಂತರ ಸೌರ ಫಲಕಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ, ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿಗೆ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲು ಉಳಿದಿದೆ: ನಂತರದ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದು, ಮೋಡ ಕವಿದ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ರಾತ್ರಿಯಲ್ಲಿ.
UC ಸಾಂಟಾ ಬಾರ್ಬರಾ ಸಂಶೋಧಕರು ಅವರು ಬೃಹತ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವ ಅಥವಾ ಪವರ್ ಗ್ರಿಡ್ ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವ ಉತ್ತರವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ ಎಂದು ನಂಬುತ್ತಾರೆ. ಸೈನ್ಸ್ ಜರ್ನಲ್ನಲ್ಲಿ ಬರೆಯುತ್ತಾ, ಅಸೋಸಿಯೇಟ್ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಗ್ರೇಸ್ ಹ್ಯಾನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೊಸ ವಸ್ತುವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಅಗತ್ಯವಿದ್ದಾಗ ಅದನ್ನು ಶಾಖವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವು ಪಿರಿಮಿಡೋನ್ ಎಂಬ ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ ಸಾವಯವ ಅಣುವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ಸೌರ ಥರ್ಮಲ್ (ಹೆಚ್ಚು) ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಹೆಜ್ಜೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
“ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾದದು” ಎಂದು ಹಾನ್ ಗುಂಪಿನ ಪಿಎಚ್ಡಿ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಮತ್ತು ಅಧ್ಯಯನದ ಪ್ರಮುಖ ಲೇಖಕ ಹ್ಯಾನ್ ನ್ಗುಯೆನ್ ಹೇಳಿದರು.
“ಫೋಟೋಕ್ರೋಮಿಕ್ ಸನ್ಗ್ಲಾಸ್ಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಯೋಚಿಸಿ. ನೀವು ಒಳಗೆ ಇರುವಾಗ, ಅವುಗಳು ಕೇವಲ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಮಸೂರಗಳಾಗಿವೆ. ನೀವು ಸೂರ್ಯನೊಳಗೆ ಹೋಗುತ್ತೀರಿ ಮತ್ತು ಅವುಗಳು ತಾವಾಗಿಯೇ ಕಪ್ಪಾಗುತ್ತವೆ. ಒಳಗೆ ಹಿಂತಿರುಗಿ ಮತ್ತು ಮಸೂರಗಳು ಮತ್ತೆ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗುತ್ತವೆ,” ನ್ಗುಯೆನ್ ಮುಂದುವರಿಸಿದರು. “ಆ ರೀತಿಯ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಬದಲಾವಣೆಯಲ್ಲಿ ನಾವು ಆಸಕ್ತಿ ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ. ಬಣ್ಣವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಬದಲು, ನಾವು ಅದೇ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು, ನಮಗೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವಾಗ ಅದನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಬಳಸಲು ಬಯಸುತ್ತೇವೆ.”
ಡಿಎನ್ಎ-ಪ್ರೇರಿತ ಸೌರಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹ
ಅಣುವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವಾಗ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ಮೂಲದಿಂದ ಸ್ಫೂರ್ತಿ ಪಡೆದರು: ಡಿಎನ್ಎ. ಪಿರಿಮಿಡೋನ್ನ ರಚನೆಯು ಡಿಎನ್ಎಯಲ್ಲಿ ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುವ ಘಟಕವನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ, ಇದು ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ ಆಕಾರವನ್ನು ಹಿಮ್ಮುಖವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು.
ಈ ರಚನೆಯ ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ತಂಡವು ಪುನರಾವರ್ತಿತವಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅಣುವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದೆ. ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಅಣು ಏಕೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಸಂಶೋಧಕರು UCLA ಡಿಸ್ಟಿಂಗ್ವಿಶ್ಡ್ ರಿಸರ್ಚ್ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಕೆನ್ ಹೌಕ್ ಅವರೊಂದಿಗೆ ಸಹಕರಿಸಿದರು. ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ವಸ್ತುವು ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ನಷ್ಟವಿಲ್ಲದೆ ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಿತು.
“ನಾವು ಹಗುರವಾದ ಮತ್ತು ಕಾಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್ ಅಣು ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಆದ್ಯತೆ ನೀಡಿದ್ದೇವೆ” ಎಂದು ನ್ಗುಯೆನ್ ಹೇಳಿದರು. “ಈ ಯೋಜನೆಗಾಗಿ, ನನಗೆ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ನಾನು ಕತ್ತರಿಸಿದ್ದೇನೆ. ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದ ಯಾವುದನ್ನಾದರೂ, ಅಣುವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾದಷ್ಟು ಕಾಂಪ್ಯಾಕ್ಟ್ ಮಾಡಲು ನಾನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ್ದೇನೆ.”
ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ‘ಸೌರ ಬ್ಯಾಟರಿ’
ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಸೌರ ಫಲಕಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅಣುವು ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ಸಂಕುಚಿತ ವಸಂತದಂತೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನಂತರ, ಅದು ಉದ್ವಿಗ್ನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳ್ಳುವವರೆಗೆ ಆ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಚೋದಕಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ — ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಾಖ ಅಥವಾ ವೇಗವರ್ಧಕ — ಅಣುವು ಅದರ ಮೂಲ ಆಕಾರಕ್ಕೆ ಹಿಂತಿರುಗುತ್ತದೆ, ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶಾಖವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
“ನಾವು ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಸೌರ ಬ್ಯಾಟರಿ ಎಂದು ವಿವರಿಸುತ್ತೇವೆ” ಎಂದು ನ್ಗುಯೆನ್ ಹೇಳಿದರು. “ಇದು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರೀಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು.”
ಅಣು ಪ್ರಭಾವಶಾಲಿ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸಹ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಸಂಶೋಧಕರ ಪ್ರಕಾರ, ಇದು ಪ್ರತಿ ಕಿಲೋಗ್ರಾಂಗೆ 1.6 ಮೆಗಾಜೌಲ್ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸುಮಾರು 0.9 MJ/kg ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ಹೊಸ ವಸ್ತುವು ಹಿಂದಿನ ತಲೆಮಾರುಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹ ಸ್ವಿಚ್ಗಳನ್ನು ಮೀರಿಸಿದೆ.
ಹೊಸ ವಸ್ತುವು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನೀರನ್ನು ಕುದಿಸಬಹುದು
ತಂಡದ ಪ್ರಮುಖ ಮೈಲಿಗಲ್ಲು ಅಣುವಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪ್ರದರ್ಶನವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು. ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ, ಸುತ್ತುವರಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ಕುದಿಸಲು ವಸ್ತುವು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ತೋರಿಸಿದರು, ಇದು ಸಂಶೋಧನೆಯ ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸಲು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿದೆ.
“ಕುದಿಯುವ ನೀರು ಶಕ್ತಿ-ತೀವ್ರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ” ಎಂದು ನ್ಗುಯೆನ್ ಹೇಳಿದರು. “ನಾವು ಸುತ್ತುವರಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ಕುದಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದು ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಸಾಧನೆಯಾಗಿದೆ.”
ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಕ್ಯಾಂಪಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಹೋಮ್ ವಾಟರ್ ಹೀಟಿಂಗ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಳಿಗಾಗಿ ಆಫ್-ಗ್ರಿಡ್ ತಾಪನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ವಿವಿಧ ನೈಜ-ಪ್ರಪಂಚದ ಬಳಕೆಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗುವುದರಿಂದ, ರಾತ್ರಿಯಲ್ಲಿ ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಟ್ಯಾಂಕ್ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಮೊದಲು ಹಗಲಿನಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಛಾವಣಿಯ ಸೌರ ಸಂಗ್ರಾಹಕಗಳ ಮೂಲಕ ಪರಿಚಲನೆಗೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.
“ಸೌರ ಫಲಕಗಳೊಂದಿಗೆ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ನಿಮಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ” ಎಂದು ಹಾನ್ ಲ್ಯಾಬ್ನಲ್ಲಿ ಪಿಎಚ್ಡಿ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಸಹ-ಲೇಖಕ ಬೆಂಜಮಿನ್ ಬೇಕರ್ ಹೇಳಿದರು. “ಆಣ್ವಿಕ ಸೌರ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯ ಶೇಖರಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ವಸ್ತುವು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.”
ಈ ಯೋಜನೆಯು ಮೂರ್ ಇನ್ವೆಂಟರ್ ಫೆಲೋಶಿಪ್ನಿಂದ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಪಡೆಯಿತು, ಈ “ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಸೌರ ಕೋಶಗಳ” ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಮುನ್ನಡೆಸಲು 2025 ರಲ್ಲಿ ಹ್ಯಾನ್ಗೆ ನೀಡಲಾಯಿತು.
