科学家开发可被光激活的新材料 可将潜在能量储存数月或数年

2020年12月03日 16:52 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒New Atlas报道,兰卡斯特大学的研究人员开发出了一种新材料,它可以将能量储存数月,甚至可能是数年。这种材料可以被光激活,然后在需要时以热能的形式释放储存的能量。

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该团队从金属有机框架(MOFs)入手,这种材料以多孔著称,因此具有极高的表面积。这反过来又使它们能够吸附大量的分子,使它们成为海水淡化或过滤水、从空气中捕获二氧化碳或在体内输送药物的理想材料。

对于这项新研究,兰卡斯特大学的研究人员测试了MOFs可能能够储存能量的能力。他们从一种被称为DMOF1的材料版本开始,并在其孔隙中加载偶氮苯分子。这种化合物对光的吸收能力很强,这会使其分子发生物理形状变化。

当材料暴露在紫外线下时,偶氮苯分子会弯曲形状,通常情况下,只要关了灯,它们就会反弹回来。但在这种情况下,微小的MOF孔隙让它们一直卡在这种形状中,以类似压缩弹簧的方式储存它们的势能。

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当需要回收这些能量的时候,材料会被加热一下。这时,它很快就会把储存的能量以热量的形式释放出来。重要的是,释放出的热量比 “触发 ”的热量要高得多,所以它是一个净收益。因为这是一种机械效应,所以它不需要外部动力来储存能量,而且可以在室温下长时间进行。在研究中,这种储能方式持续了整个4个月的实验期,研究人员估计,它的储能保质期应该长达4.5年。

“这种材料的功能有点像相变材料,相变材料是用来给暖手器提供热量的,”该研究的联合首席研究员John Griffin说。“然而,虽然暖手宝需要加热才能充电,但这种材料的好处是它直接从太阳中捕捉‘免费’能量。它也没有移动或电子部件,因此在储存和释放太阳能的过程中不存在任何损失。我们希望,随着进一步的发展,我们能够制造出其他的材料,它能够储存更多的能量。”

该团队表示,在目前的形式下,该材料的能量密度相当低,但未来的工作将集中在改善这一问题上。最终,这种材料可以用来在白天从太阳中捕捉能量,在夜间释放热量,或者储存夏季能量供冬季使用。它可能会成为一种有用的涂层,以帮助加热建筑物,或在寒冷的冬季早晨快速为窗户和挡风玻璃除冰。

该研究发表在《材料化学》杂志上。

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