Wetenschappers hebben lang gezocht naar de volgende generatie materialen die een revolutie kunnen teweegbrengen in het oogsten en opslaan van hernieuwbare energie.

Een kandidaat blijkt metaal-organische raamwerken te zijn. Wetenschappers hebben deze zeer kleine, flexibel, ultradun, superporeuze kristallijne structuren om alles te doen, van het opvangen en omzetten van koolstof in brandstoffen tot het opslaan van waterstof en andere gassen. Hun grootste nadeel is hun gebrek aan geleidbaarheid.

Nutsvoorzieningen, volgens USC-wetenschappers, het blijkt dat metaal-organische raamwerken op dezelfde manier elektriciteit kunnen geleiden als metalen.

Dit opent de deur voor metalen organische kaders om ooit duurzame energie efficiënt op te slaan op een zeer groot, bijna ondenkbare schaal.

"Voor de eerste keer ooit, we hebben een metaal-organisch raamwerk gedemonstreerd dat geleidbaarheid vertoont zoals dat van een metaal. De natuurlijke porositeit van het metaal-organische frame maakt het ideaal voor het verminderen van de massa van materiaal, waardoor lichter, compactere apparaten", zegt Brent Melot, assistent-professor scheikunde aan het USC Dornsife College of Letters, Kunsten &Wetenschappen.

"Metaalgeleidingsvermogen in combinatie met andere katalytische eigenschappen zou bijdragen aan het potentieel voor de productie en opslag van hernieuwbare energie", aldus Smaranda Marinescu, universitair docent scheikunde aan het USC Dornsife College.

Hun bevindingen werden op 13 juli gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Een opkomende katalysator voor langdurige opslag van hernieuwbare energie

Metaal-organische raamwerken zijn zo poreus dat ze zeer geschikt zijn voor het opnemen en opslaan van gassen zoals waterstof en kooldioxide. Hun opslag is zeer geconcentreerd:1 gram oppervlakte biedt het equivalent van duizenden vierkante voet opslag.

Zonne-energie is nog niet gemaximaliseerd als energiebron. De aarde krijgt meer energie uit één uur zonlicht dan de hele planeet in één jaar verbruikt, maar er is momenteel geen manier om deze energie te gebruiken omdat er geen manier is om alles te behouden. Deze onderbreking is inherent aan bijna alle hernieuwbare energiebronnen, waardoor het onmogelijk is om energie te oogsten en op te slaan tenzij, zeggen, de zon schijnt of het waait.

Als wetenschappers en industrieën op een dag regelmatig het vermogen zouden kunnen reproduceren dat door Marinescu is gedemonstreerd, het zou een grote bijdrage leveren aan het verminderen van intermitterende waardoor we eindelijk van zonne-energie een blijvende en meer permanente bron kunnen maken.

Metaal of halfgeleider:waarom niet allebei?

Metaal-organische raamwerken zijn tweedimensionale structuren die kobalt, zwavel, en koolstofatomen. Op veel manieren, ze lijken in grote lijnen op zoiets als grafeen, die ook een zeer dunne laag tweedimensionale, transparant materiaal.

Naarmate de temperatuur daalt, metalen worden meer geleidend. Omgekeerd, als de temperatuur stijgt, het zijn halfgeleiders die meer geleidend worden.

In de experimenten van Marinescu's groep, ze gebruikten een op kobalt gebaseerd metaal-organisch raamwerk dat de geleidbaarheid van zowel een metaal als een halfgeleider bij verschillende temperaturen nabootste. Het door de wetenschappers ontworpen metaal-organische raamwerk toonde zijn grootste geleidbaarheid bij zowel zeer lage als zeer hoge temperaturen.