新材料可储存太阳能数月甚至数年,但这个问题还有待解决

2021-01-06 10:16 来源: 北晚新视觉 

  据国外媒体报道,英国兰卡斯特大学研究人员最近发明一种被光激活的全新材料,能够储存太阳能数月甚至数年,并在需要时以热能形式释放出来。

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  资料图 新华社发 杨世尧 摄

  材料化学高级讲师约翰·格里芬率领团队,对一种“金属有机框架”(MOF)复合材料进行了研究。“金属有机框架”复合材料由金属离子网络组成,通过碳基分子连接形成三维结构。其关键特性是多孔,同时透气又透水,具有极高的比表面积。

  试验中,研究人员往“金属有机框架”复合材料孔隙中输入一种称之为偶氮苯分子的强烈吸收光的化合物。当材料暴露在紫外线光下时,偶氮苯分子会呈弯曲形状,而当紫外线光一关闭,它们通常会马上恢复原状。

  在外部光或热刺激下,偶氮苯分子可以改变形状。在这种情况下,“金属有机框架”复合材料狭小的孔隙以其应变形状捕获偶氮苯分子,以类似压缩弹簧方式储存它们的势能。当需要回收能量时,只需适当加温,储存的能量会以热量的形式释放出来。

  重要的是,释放出的热量要远高于触发热,所以这是净增益。由于这是一种机械效应,无需外在力量储存能量,可在室温下长时间保存。

  试验中,这种储能方式持续了整整4个月时间。研究人员估计,储存时间可以长达4.5年。

  约翰·格里芬强调,这一材料直接从太阳中吸收免费能源,没有移动或电子部件,储存或释放太阳能过程中没有损失。“金属有机框架”复合材料是固体的,化学上稳定,储存能量持续时间长,为跨季节储存提供了可能性,具有巨大潜力。

  今后,可以利用新材料白天从太阳中直接捕获能量,到晚上再释放热量;或夏天储存,冬天使用。也可把它制成薄涂层,涂在外墙上,给建筑物保温。或在寒冷的冬季清晨快速给窗户或汽车玻璃除冰,用途十分广泛。

  格里芬表示,当前材料的不足之处是能量密度较低,这将在今后进行改进。