夏季儲存太陽能,冬季釋放能量供暖,這種新材料對環境更友好

隨著全球氣候的不斷變暖,可再生能源是一種不錯的選擇。但是,如果我們想要利用可再生能源為我們提供動力的話,我們就必須找到一種能夠有效儲存能量的方法。目前,發表在《材料化學》上的一篇文章顯示,科學家已經為我們提供了一種特殊的材料。

這種材料是一種金屬有機框架,它的英文簡稱為MOF。這種框架是基於碳的分子連線金屬離子而形成的結構。從名稱中我們也可以知道,它會形成許多空洞,因此在這些空洞中可以填補上其它小分子形成複合材料,這對它來說是至關重要的。

在這裡,研究團隊向MOF填充的是吸光化合物偶氮苯分子。最終形成的這種複合材料能在室溫下吸收紫外線,並且把紫外線的能量儲存至少4個月的時間,然後再把能量釋放出來。一般來說,類似的光響應材料只能儲存數天的能量,新材料相對來說是一個很大的突破。

夏季儲存太陽能,冬季釋放能量供暖,這種新材料對環境更友好

偶氮苯作為一種分子機器的光開關,可以對外部刺激做出響應,例如外部的光和熱。在紫外線的作用之下,它在金屬有機框架內產生變形,從而將能量有效地儲存起來。如果我們要將能量提取出來,我們只需要向它提供一點熱量,這樣就能觸發它的開關,從而使它儲存的能量以熱量的方式快速釋放。

這種材料有點像相變材料,它可以潛在地用於加熱其它材料和裝置。例如,它可以為汽車擋風玻璃加熱除冰,也可以在冬季為家庭和辦公室供暖。雖然這些想法都很好,不過如果想要在商業上應用,還必須做出一些改造。不過,研究團隊已經做出了幾個暖手器,放在公共衛生間的洗手盆處,可以加速手上水的蒸發。

夏季儲存太陽能,冬季釋放能量供暖,這種新材料對環境更友好

儘管以前的團隊也研究過將太陽能儲存在光電開關中,但是他們的材料通常需要儲存在液體中,這給實際的應用帶來了很大的麻煩。而新研究使用的金屬有機骨架複合固體更容易收納,化學穩定性也相對較高。

但是,這項材料目前也有一個缺點尚待改進,那就是它的能量密度很低。這也就意味著,如果想把新型材料用來大型供暖,那麼它的體積將是非常大的。下一步,研究人員將重點改進該領域,以帶來一種經濟高效且可靠的儲存方式。

夏季儲存太陽能,冬季釋放能量供暖,這種新材料對環境更友好

每年冬季,我國北方地區都要進行供暖。如果這種材料改進適當,可以進行大規模使用,那麼我國冬季的能源消耗就會減少很多。它可以在夏季吸收太陽能,並儲存數月,到了冬季再把能量以熱量的形式釋放出來。這樣一來,我們的環境將會更加美好。

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