一种储存太阳能并以热量形式释放的分子:未来能源的关键突破

Un equipo de la 加州大学圣塔芭芭拉分校 已开发出一种分子,能够捕获太阳能,将其储存数小时,然后以热量形式释放

这一发现发表在《科学》杂志上,可能会改变利用可再生能源的方式,克服太阳能的一大主要限制:仅在白天可用。

工作原理

经过改造的分子称为嘧啶酮,属于被称为分子太阳能热存储(MOST)的研究领域。

  • 当接收到太阳辐射时,分子会改变构型,并在其化学键中储存能量。
  • 这种“充电”状态可以稳定保持数小时。
  • 在接收到刺激(热或催化剂)时,分子恢复到其原始形态,并以热量形式释放积累的能量。

这一过程是可逆且可重复使用的,这意味着分子可以多次充电和放电而不降解。

从自然中汲取灵感

研究人员从DNA中的过程中获得灵感,其成分对紫外线辐射作出反应,暂时改变形状。

通过与化学家Ken Houk合作开发的计算模型,他们优化了分子转化,以更高效地捕获太阳能。

太阳能
科学进步使得太阳能得以保存。

能源潜力

该材料的能量密度达到1.6 兆焦耳每千克,高于许多锂离子电池。在实验室测试中,释放的热量足以在环境条件下煮沸水,展示了其实用性。

科学家将其行为与机械弹簧进行比较:阳光“压缩”它,使其充满能量,当分子恢复到其原始状态时释放能量。

可能的应用

  • 家庭供暖:该材料可以集成到加热水或环境的系统中。
  • 城市太阳能集热器:溶解在水中后,可以在建筑物屋顶的设施中循环,白天储存能量,晚上释放。
  • 能源经济:其使用可以减少对电池和化石燃料的依赖。

对能源转型的影响

如果未来的研究证实其在大规模上的稳定性和效率,这项技术可能成为太阳能储存的颠覆性替代方案。未来的能源可能不再完全依赖电池,而是依靠设计用于按需捕获和释放能量的分子

这一分子的创造标志着朝着更可持续能源模型迈出的决定性一步。通过允许在化学键中储存太阳能并在需要时以热量形式释放,开辟了脱碳和可再生能源技术创新的新可能性。

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