分子太陽能熱能儲存系統(tǒng) (MOST)，可儲存太陽能長達(dá) 18 年

這項由瑞典查爾姆斯理工大學(xué)開發(fā)的研究可能會根據(jù)需要使用儲存的太陽能來實現(xiàn)自充電電子設(shè)備。查爾默斯化學(xué)與化學(xué)工程系教授 Kasper Moth-Poulsen 分享了這項研究。

隨著人口和財富的增加，全球能源需求繼續(xù)增長。不幸的是，傳統(tǒng)的化石燃料是有限的，并且沒有廣泛分布在我們的星球上。與此同時，燃燒化石燃料已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境和健康影響，包括全球變暖和空氣污染。

太陽能是地球上最豐富的可再生能源之一。此前估計，每年地球表面對入射光子的吸收和散射約為每年世界一次能源消耗的 7000-8000 倍。因此，太陽能技術(shù)的發(fā)展可以潛在地緩解世界日益增長的能源壓力。

在各種基于太陽能的技術(shù)中，一個較少被發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)，稱為分子太陽能熱能儲存系統(tǒng) (MOST)，具有可再生和無排放能源生產(chǎn)的潛力。該系統(tǒng)是一個基于特殊設(shè)計的不含重金屬的有機(jī)光開關(guān)分子的封閉能量系統(tǒng)。當(dāng)這種材料暴露在陽光下時，它會改變形狀，變成一種富含能量的異構(gòu)體——一種由相同原子組成但以不同方式排列在一起的分子。然后可以儲存異構(gòu)體以備后用。

為了按需釋放儲存的能量，固定床催化劑可以將儲存的能量作為潛熱觸發(fā)，同時將分子恢復(fù)到原來的形狀，因此可以作為太陽能加熱電池重復(fù)使用（圖 1）。理想情況下，我們估計多達(dá) 21% 的入射陽光可以存儲在這樣的系統(tǒng)中。最近，經(jīng)過優(yōu)化的系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化，現(xiàn)在可以將能量儲存長達(dá) 18 年。

圖1

除了儲存太陽能用于加熱之外，人們還可以將儲存的太陽能用于發(fā)電。我們與中國上海的研究人員合作在 Cell Reports Physical Science 上發(fā)表的新研究將太陽能系統(tǒng)更進(jìn)一步，詳細(xì)說明了如何將其與緊湊的微米級熱電發(fā)電機(jī)相結(jié)合，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能（圖 2）。

圖2

從本質(zhì)上講，瑞典的陽光最初被儲存在我們專門設(shè)計的分子中，并被送到世界的另一端。然后將這些帶電材料放在熱電發(fā)電機(jī)上，并在中國成功發(fā)電。

該研究在早期階段提出時已經(jīng)引起了全世界的極大興趣。進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，這是一種非常緊湊的本地太陽能發(fā)電機(jī)，其運行方式與傳統(tǒng)的光伏電池存儲組合完全不同。特別是，它可以在幾個月內(nèi)在半個地球上充電和放電。

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