Molekylen som fördelar värmen varma sommardagar

En fönsterfilm med en specialdesignad molekyl skulle kunna ta udden av den värsta värmen mitt på dagen och istället fördela den jämnt från morgon till kväll. Molekylen har den unika förmågan att fånga upp energi ur solens strålar för att senare avge den som värme.

Soliga sommardagar kan det vara snudd på outhärdligt att vistas inomhus eller i bilar. Värmen strålar in och skapar en obehagligt hög temperatur för människor, djur och växter. Att använda energikrävande system som luftkonditionering och fläktar innebär att man bekämpar värmeenergin med annan energi. Forskare på Chalmers föreslår istället en metod som tar tillvara på värmen och fördelar den jämnt över en längre tid.

Avger värme åtta timmar efter solen

När deras specialdesignade molekyl träffas av solstrålarna fångar den upp fotoner och ändrar samtidigt form – den isomeriseras. När solen slutar lysa på fönsterfilmen avger molekylerna värme i upp till åtta timmar efter att solen gått ned.

– Målet är att skapa en behaglig inomhusmiljö även när solen gassar som mest, utan att för den skull förbruka energi eller stänga in oss bakom persienner. Varför inte utnyttja den energi som kommer gratis till oss istället för att bekämpa den, säger kemisten Kasper Moth-Poulsen, som leder forskningen.

I gryningen när filmen inte har tagit upp solenergi är den gul eller orange, då dessa färger är motsatsen till blått och grönt, som är det spektrum av solljuset som forskarna har valt att fånga. När molekylen fångar upp solenergi och isomeriseras tappar den sin färg och blir då helt transparent. Så länge solen lyser på filmen fångar den upp energi, vilket innebär att inte lika mycket värme når igenom filmen och in i rummet. I skymningen, när solljuset minskar, börjar värme avges från filmen och den får sakta tillbaka sin gula nyans och är redo att åter fånga solljus dagen därpå.

– Flygplatser och kontorskomplex, exempelvis, skulle både kunna minska sin energiförbrukning och samtidigt skapa ett behagligare klimat med vår film, eftersom dagens uppvärmnings- och avkylningssystem ofta inte hänger med vid snabba temperaturskiften, säger Kasper Moth-Poulsen.

Molekylen ingår i ett koncept som forskargruppen kallar för Most, vilket står för molecular solar thermal storage. Tidigare har gruppen presenterat ett energisystem för hus baserat på samma molekyl. Där handlar det om att – efter att solenergi fångats upp av molekylen – lagra den under en längre tid, exempelvis från sommaren till vintern, och då använda den för att värma upp ett helt hus.

Forskarna insåg att de kunde förkorta steget till tillämpning genom att även optimera molekylen för en fönsterfilm, vilket också kan skapa bättre förutsättningar för det något mer invecklade energisystemet för hus.

Det som återstår för forskarna att göra är att öka koncentrationen av molekylen i filmen och samtidigt bibehålla filmens egenskaper, samt att få ned priset på molekylen. Enligt Kasper Moth-Poulsen är de dock mycket nära en innovation.

– Steget till att vår film blir tillämpad är så kort att det kan ske mycket snart. Vi är i ett mycket spännande skede när det gäller Most, säger Kasper Moth-Poulsen.

Vetenskaplig artikel:

Advanced ScienceSolar Energy Storage by Molecular Norbornadiene–Quadricyclane Photoswitches: Polymer Film Devices.

Kontakt:

Kasper Moth-Poulsen, biträdande professor i nanomaterialkemi, kasper.moth-poulsen@chalmers.se