新材料可以儲存幾個月甚至幾年的太陽能
如果人類想要更好地利用可再生能源,科學家必須更加努力地尋找有效的方法來儲存能源。根據最新一期的"材料化學"雜志,英國科學家已經確定了一種特殊的材料,可以儲存太陽能數月甚至幾年。
英國蘭開斯特大學(University Of Lancaster)的研究人員表示,這種材料的功能有點像一種相變材料,用于加熱手加熱器。然而,MOF的優勢在于它可以直接從太陽獲取自由能量。
在MOF中,碳基分子通過連接金屬離子形成結構。重要的是,MOF是多孔的,因此它們可以與其他小分子形成復合材料。通過添加一種吸光化合物偶氮苯,該復合材料可以在室溫下儲存吸收的紫外線能量至少四個月,然后釋放出來。這對于大多數能夠儲存能量數天或數周的當前光學響應材料來說是一個重大突破。
偶氮苯作為一種光開關,是一種分子機器,能對外界刺激(如光或熱)作出反應。在紫外光作用下,分子停留在MOF孔框中,同時改變形狀,從而有效地儲存能量。向復合MOF材料施加熱量會引發能量的快速釋放,能量本身就會釋放熱量,然后可能被用來加熱其他材料或設備。
雖然過去的研究也集中在光電開關中儲存太陽能,但研究人員說,太陽能通常需要儲存在液體中。轉化為MOF復合固體意味著,該系統更容易組裝,具有更高的化學穩定性。這種材料沒有移動或電子元件,因此在儲存和釋放太陽能時不會丟失。
結果表明,該材料一次可以維持幾個月的能量,但能量密度相對較低。但是,本研究中使用的設置可以調整以提高結果。
雖然這種材料還需要改進,以使其在商業上可行,但研究人員表示,這種材料最終可以用來解凍汽車擋風玻璃,或者為家庭和辦公室提供額外的熱量。像這樣的光電開關在數據存儲和藥物傳輸方面也有潛在的應用前景。隨著技術的進一步發展,有望生產出其他可以儲存更多能源的材料,從而帶來另一種經濟、高效和可靠的能源存儲方式。