新材料可直接從太陽中捕獲免費能源，並能儲存數月甚至數年

2020-12-18 吉林日報

如果人類想在利用可再生能源方面做得更好，科學家們就必須在尋找有效的能量存儲方式上更加努力。據最新一期《材料化學》雜誌報導，英國科學家已經確定了一種可將太陽能存儲數月乃至數年的特殊材料——金屬有機框架（MOF）材料。


英國蘭開斯特大學研究人員表示，這種材料的功能有點像用於暖手器供熱的相變材料。但是，MOF的好處是它可以直接從太陽中捕獲免費能源。


在MOF中，碳基分子通過連接金屬離子形成結構。至關重要的是，MOF是多孔的，因此它們可與其他小分子形成複合材料。通過添加吸收光的化合物偶氮苯分子，最終形成的複合材料能在室溫下將吸收的紫外線能量儲存至少四個月，然後再釋放出來。這是對目前大多數光響應材料所實現的能存儲幾天或幾周能量的重大突破。


偶氮苯作為光開關——一種分子機器，可對外部刺激（例如光或熱）作出響應。在紫外線的作用下，分子在MOF孔框架中停留的同時改變形狀，有效地存儲了能量。向複合MOF材料施加熱量會觸發能量的快速釋放，該能量本身會散發出熱量，然後可潛在地用於加熱其他材料或設備。


研究人員表示，儘管過去的研究也關注將太陽能存儲在光電開關中，但通常需要將其保存在液體中。轉換為MOF複合固體意味著該系統更易於裝配且化學穩定性也更高。該材料沒有移動或電子部件，因此在存儲和釋放太陽能方面也不會損失。


測試表明該材料一次可以保持數月的能量，但材料的能量密度卻相對較低。不過，可對本研究中使用的設置進行調整來改善結果。


研究人員稱，儘管該材料仍需做一些改進才能使其在商業上可行，但最終可用於為汽車擋風玻璃除冰，或為家庭和辦公室提供額外的熱量。像這樣的光電開關在數據存儲和藥物輸送中也有潛在的應用。隨著技術進一步的發展，有望製造出能夠存儲更多能量的其他材料，從而帶來另一種經濟高效且可靠的能量存儲方式。


來源：科技日報

吉林日報全媒體 編輯：趙樹凱

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