Năng lượng mặt trời từ lâu đã được xác định là giải pháp hiệu quả để dần loại bỏ nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, năng lượng mặt trời lại không ổn định do những khó khăn trong việc lưu trữ để sử dụng trong những ngày không có nắng hay vào ban đêm.

Mới đây, các nhà khoa học Thụy Điển đã phát triển một chất lỏng đặc biệt, được gọi là nhiên liệu nhiệt mặt trời (solar thermal fuel), có thể lưu trữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời trong hơn một thập kỷ.

"Nhiên liệu nhiệt mặt trời này như một viên pin có thể sạc lại được, nhưng thay vì dùng điện thì loại nhiên liệu này nhận nguồn vào là ánh sáng mặt trời và đầu ra là nhiệt năng”, ông Jeffrey Grossman, Kỹ sư vật liệu tại đại học MIT, giải thích.

Trên thực tế, chất lỏng này là một phân tử ở dạng lỏng đang được các nhà khoa học đến từ Đại học Chalmers University of Technology, Thụy Điển nghiên cứu trong hơn một năm nay.

Phân tử này được tạo thành từ carbon, hydro và nitrogen. Khi khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, thì liên kết giữa các phân tử của nó sẽ được sắp xếp lại và chuyển sang thành một dạng mang điện được gọi là chất đồng phân (isomer).

Năng lượng từ ánh sáng mặt trời sẽ bị giữ lại trong các liên kết hóa học vững chắc của isomer và nó sẽ giữ nguyên trạng thái đó cho đến khi phân tử này nguội lại đến nhiệt độ phòng.

Khi cần sử dụng năng lượng này, chất lỏng sẽ được cho chảy qua một chất xúc tác giúp đưa phân tử về trạng thái nguyên thủy ban đầu, giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

GS Kasper Moth-Poulsen-trưởng nhóm nghiên cứu

“Năng lượng trong dạng chất đồng phân này có thể được lưu trữ đến 18 năm. Và khi chúng tôi trích xuất năng lượng đó ra sử dụng, chúng tôi nhận thấy nhiệt độ tăng lên còn lớn hơn cả kỳ vọng", GS Kasper Moth-Poulsen, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.

Hiện tại, phòng thí nghiệm nghiên cứu của trường đã đặt một nguyên mẫu hệ thống năng lượng hoàn chỉnh trên nóc của giảng đường. Hệ thống này đang thu hút sự chú ý của rất nhiều nhà đầu tư lớn.

Hệ thống này hoạt động như một chu trình lặp khép kín. Hệ thống được thiết kế tương tự một lòng chảo lõm với một chiếc ống dẫn đặt ngay ở giữa nhằm thu được nhiều ánh nắng nhất và chất lỏng được bơm qua các ống trong suốt hướng về ánh sáng mặt trời.

Khi nóng lên, chất lỏng thay đổi từ dạng nguyên thủy của phân tử nocbocnadien thành chất đồng phân giữ nhiệt có tên là quadricyclane. Chất lỏng thu đầy năng lượng sau đó sẽ được lưu trữ ở nhiệt độ phòng.

Khi chúng ta có nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng này, thì chất lỏng sẽ được đẩy qua một chất xúc tác giúp chuyển các phân tử này trở lại dạng nguyên thủy ban đầu, làm ấm chất lỏng lên 63 độ C. Chất lỏng ấm này khi đó sẽ được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như các hệ thống sởi ấm trong gia đình, làm ấm hệ thống nước nóng trong các tòa nhà cao tầng, máy rửa bát, máy sấy quần áo và nhiều ứng dụng khác nữa.

Chất lỏng đã cạn nhiệt sau đó lại được bơm ngược lên mái nhà để tái “sạc” nhiệt lại và bắt đầu một chu trình mới. Đến nay, các nhà nghiên cứu đã tái sử dụng chất lỏng trong chu trình này đến hơn 125 lần mà không gây tổn hại gì đến phân tử.