Eikö olisi kätevää, jos vaikkapa toimiston suuret ikkunat keräisivät päivällä auringonvalona tulevan energian talteen myöhempää käyttöä varten? MIT:n tutkijat ovat kehittäneet polymeerikalvon, jolla tämä onnistuu. Kalvolla voidaan pinnoittaa monenlaisia materiaaleja, myös kangasta.
Polymeerikalvo on läpinäkyvä, joten se voisi kerätä sähköä vaikkapa auton tuulilasissa. Virtaa voitaisiin käyttää aamulla jään sulattamiseen. Näillä keleillä ajatus tuntuu hyvin houkuttelevalta.
MIT:n tutkijat Jeffrey Grossman, David Zhitovsky ja Eugene Cho kuvaavat löydöstään Advanced Energy Materials -lehdessä. Avaimena on varastoida auringonvaloa kemiallisena muutoksena, ei lämpönä. Lämpö haihtuu ennen pitkää väistämättä, mutta kemiallinen varastointi voi säilyttää varauksen periaatteessa loputtoman pitkän aikaa.
Innovaation ytimessä on molekyyli, joka voi pysyä vakaana kahdessa eri kongifuraatiossa. Kun molekyyli kohtaa auringonvalon, se muuttuu ”varattuun” tilaan ja voi pysyä siinä pitkiäkin aikoja. Lämpötilan tai jonkun muun ärsykkeen jälkeen molekyyli siirtyy takaisin alkuperäiseen tilaansa, mikä saa samalla aikaan lämpötilan vapautumisen ulospäin.
Tutkijat kutsuvat tällaista rakennetta aurinkolämpökennoksi (STF, solar thermal fuel). Vastaavia on kehitetty aiemminkin, mutta ne eivät ole osoittautuneet kovin käyttökelpoisiksi. Ennen kaikkea syynä oli se, että energia varastoitui nesteeseen. Nyt kehitetty polymeeriklavo on ensimmäinen kiinteä, edullisella materiaalilla tehty toteutus alueella.
Kalvon valmistaminen on hyvin yksinkertaista. Se alkaa ns. atsobentseeneistä, jotka muuttavat molekyylirakennettaan joutuessaan alttiiksi aurinkonvalolle. Pieni ärsyke – vaikkapa lämpö – saa molekyylit palaamaan alkuperäiseen tilaansa. Molekyylien kasvattaminen kalvoksi myös paransi sen energiatiheyttä.
Autojen ikkunoita lämmitetään jo ohuilla sähköjohdoilla, mutta laki estää näkyvyyden peittämisen tuulilasissa edes ultraohuilla johdoilla. Läpinäkyvä kalvo kahden lasipinnan välissä ei estä näkyvyyttä. BWM on jo ilmaissut kiinnostuksensa tekniikan soveltamiseen.
Testien mukaan kalvoon varastoitu lämpö riittää sulattamaan lasia lähimpänä olevan jääkerroksen. Koko jäätynyt kerros voidaan sen jälkeen poistaa tuulilasinpyyhkimillä.
Protokalvo on väriltään hieman kellertävä, joten siitä halutaan tehdä kirkkaaksi. Tällä hetkellä kalvo heijastaa lämpöä, joka on 10 astetta ympäröivää ilmaa lämpimämpää. Tutkijat uskovat, että tämä teho paranee pian 20 asteeseen.
Kalvo voisi auttaa esimerkiksi sähköautoissa, joissa kylmyys syö jopa 30 prosenttia auton akkujen suomasta ajokantamasta.