科学家创造了一种革命性分子,将储存的太阳能转化为热能以加热家庭

一组科学家开发了一项关键创新,用于储存可再生能源:一种能够储存太阳能的有机分子。然后,这种能量可以按需以热量形式释放,无需电池或电网

这种储存的能量在其化学键中是关键的,因为它可以保持稳定多年,甚至已经能够煮沸水

这一进展发表在《科学》杂志上,由加州大学圣塔芭芭拉分校的化学家们完成(UCSB)。

Alianza estratégica hacia la energía limpia. Foto: Tonka Solar.

创新的太阳能储存系统如何运作

这种分子被称为嘧啶酮,其设计灵感来自DNA。当吸收紫外光时,它会像弹簧一样扭曲,并被困在一个高能量配置中,能够稳定多年。

然后,通过添加催化剂,分子放松并释放出这种储存的能量作为热量。此外,这个过程是完全可逆的。

因为除了储存能量之外,在释放热量后,这种分子可以再次暴露在阳光下重新充电

“这个概念是可重复使用和可回收的”,博士生和研究的主要作者韩·阮解释道。

“这类似于光致变色太阳镜。在室内,它们是透明镜片,走到阳光下,它们会自动变暗。我们感兴趣的是这种可逆变化,只是我们想要储存能量,而不是改变颜色。”

它与太阳能电池板有何不同

这一创新与传统的光伏系统有几个不同之处:

  • 不需要外部电池,也不依赖电网。
  • 其能量密度超过每公斤1.6兆焦耳,几乎是标准锂电池的两倍。
  • 材料可以几乎无限地充电和重复使用
  • 避免将光转化为电再转化为热量,这一过程会产生损失。

“使用太阳能电池板,你需要一个额外的电池系统来储存能量,”研究的共同作者本杰明·贝克指出。

tormenta solar

“通过分子储存太阳能热能,材料本身储存来自太阳光的能量,”专家解释道。

团队将该系统描述为“可充电太阳能电池”,并已证明释放的热量足以煮沸水。

“煮沸水是一个需要大量能量的过程,”阮说。“我们能够在环境条件下做到这一点是一个巨大的成就。”

西班牙也处于前沿

这一创新并不是一个孤立的现象。在巴塞罗那的加泰罗尼亚理工大学(UPC),研究人员开发了第一个结合光伏电池和MOST系统的混合设备。

他们使用的分子仅由碳、氢、氧、氟和氮制成。不需要稀有或昂贵的材料,使其更易获得和可持续。

该系统具有双重功能:储存太阳能并作为光学滤波器和太阳能电池的冷却剂。

通过吸收高能光子,分子转变并储存这些能量以供后用,同时电池在更低的温度下工作并提高效率。

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