يُعدُّ تحويل أشعة الشمس إلى طاقة أمراً شائعاً، على ما يتضح من الألواح الشمسية، إلا أن القدرة على تخزين الطاقة قبل استخدامها، يُعدُّ تحدياً آخر، ولقد تمكن باحثون من معالجة هذا الأمر باستخدام الكيمياء، ضمن دراسة نشرت هذا الأسبوع في فرنسا.
ومع الألواح الكهروضوئية، «يتم في معظم الأحيان، استخدام الطاقة الشمسية مباشرة على شكل كهرباء أو بشكل حراري»، على ما يقول الباحث في مركز الأبحاث الفرنسي «CNRS»، ريمي ميتيفييه، والمشارك في الإشراف على الدراسة. ولتخزين الطاقة، ينبغي مثلاً استخدام بطاريات. ويعتمد نظام (MOlecular Solar Thermal) الذي يُختصر باسم (MOST)، على كيمياء الجزيئات الفوتوكرومية.
ويوضح الأستاذ في الكيمياء لدى جامعة باري ساكلي كيتارو ناكاتاني، المشارك في الإشراف على الدراسة، أنّ الجزيئات الفوتوكرومية تُستخدم منذ فترة طويلة في النظارات الشمسية مثلاً مع عدسات تصبح داكنة أو فاتحة اعتماداً على الضوء المحيط.
وتتمتع الجزيئات الفوتوكرومية بقدرة على تغيير اللون، لكن ذلك ليس الميزة الوحيدة لها. ويعمل الباحثون منذ أكثر من 10 سنوات على قدرة الجزيئات الفوتوكرومية على تخزين الطاقة من ضوء الشمس، وتخزينها قبل إطلاقها.
وتقول المعدة الرئيسة للدراسة، ليا شوكرون، والتي نشرت في مجلة «رويال سوسايتي أوف كيميستري»، في حديث إلى وكالة «فرانس برس»، «سيكون هذا الجزيء ذو الطاقة العالية قادراً على البقاء لفترات تراوح بين أيام عدة وبضعة أسابيع». وتضيف: «تتمثل الفكرة في أن نكون قادرين على استعادة هذه الطاقة عند الطلب، ليس في شكل كهرباء، كما هي الحال مع الألواح الكهروضوئية، ولكن على شكل حرارة».
يشير ميتيفييه إلى أن أحد التطبيقات الواضحة سيكون «سائلاً يدور على السطح مثلاً، يتم شحنه تلقائياً بالطاقة ثم يدور في سخاناتنا للتدفئة ليلاً».
المبدأ بسيط ويعتمد على «تشعيع جزيء عضوي بالأشعة فوق البنفسجية. ويخضع الجزيء العضوي لتحول كيميائي يغيّر مستوى طاقته».
واستخدم الفريق جزيئين من عائلة دياريليثين، صممهما علماء كيمياء في جامعة باري ساكلي. ويقول ميتيفييه: إنهما «ليسا أكثر تلويثاً أو خطورة من أي صبغة تقليدية». وبمجرد «شحنها»، تطلق هذه الجزيئات طاقتها مع إدخال جرعة صغيرة من الحمض المستخدم في الكيمياء العضوية، في وقت قصير يراوح بين خمس دقائق وساعة، تبعاً للصيغة.
ويقول ميتيفييه: «لتبسيط الأمر، فهو يشبه تقريباً زِرّاً» من شأنه «إطلاق هذه الحرارة عند الطلب». وإذا كان المبدأ المطبّق معروفاً أصلاً، يتمثل الشيء الجديد الذي وفرته الدراسة بـ«شرحه وتحديده بشكل كامل»، وفق ميتيفييه. ويضيف أن الفهم التفصيلي لآلية العمل وكل العمليات المصاحبة لها يسمح «الآن بالذهاب إلى أبعد من ذلك، إلى ابتكار واقتراح أنظمة أخرى تتسم بفاعلية أكبر»، سواء في القدرة على تخزين الطاقة أو في عدد المرات التي يمكن فيها شحن الجزيء وتفريغه، مثل البطارية.
ونُفّذ هذا العمل مع متخصصين في الطاقة الشمسية من مختبر «PROMES»، التابع لمركز الأبحاث الفرنسي في بربينيان في جنوب فرنسا، ولن يظهر أفقه الاصطناعي إلا بعد 10 سنوات جيدة.