太陽能車有望全面普及？能源儲存技術新突破！太陽能將可儲存數年

2020-12-14 單身狗說機

太陽能可以存多久？科學家研究新突破，儲存時間提升不止10倍


近日，一家太陽能汽車公司Aptera宣布太陽能電動汽車開始接受訂單，準備大規模量產；

據該Aptera介紹，在不充電的情況下，這臺太陽能電動汽車能夠單純靠太陽產生大約65公裡的續航，並且還可能在以後實現1600公裡的續航。


你可能會覺得奇怪，單純靠太陽能真的能跑那麼遠（1600公裡）的續航嗎？


不過最近的一項科學研究表明，已經實現用新技術加長儲存太陽能的時間了，從原來的2周以內，增長到幾個月甚至是幾年。

這意味著太陽能的轉換並不再是單純地即衝即用型的轉換，而是可以通過特定材料儲存起來，不用的時候也不擔心太陽能車的電池會把電耗盡。


近日在美國化學學會的一份研究報告中，我們可以看到這一研究結果。


在研究結果中，展示了一種含有孔隙內光開關的金屬有機框架(MOF)作為混合型太陽能熱燃料(STF)和固-固相變材料(ss-PCM)。

合成了一系列偶氮苯負載MOFs，其通式為Zn2(BDC)2(DABCO)(AB)x(BDC＝1,4-苯二甲酸酯，DABCO＝1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷，AB＝偶氮苯，其中x＝1.0，0.9，0.5，0.3)，在此分別命名為1⊃AB1.0，1⊃AB0.9，1⊃AB0.5和1⊃AB0.3。

X-射線粉末衍射、固態核磁共振和密度功能理論計算被用來詳細探索主機框架在加載AB客體分子後發生的結構變化。

差示掃描量熱測量揭示了一個可逆的相變，這是沒有從疏散的框架。在用365nm光照射後，40％的AB客體從反式轉化為能量較高的順式異構體形式的1⊃AB1.0。儲存在可轉移的順式異構體內的能量在加熱時被釋放，並平衡與相變相關的內熱。

然而，與相變相關的放熱在冷卻時被保留下來，從而在整個加熱-冷卻循環中產生淨能量釋放。最大的能量密度是觀察到的全負荷複合材料1⊃AB1.0，它釋放28.9J g-1。

此外，在環境溫度下，該複合材料中的順式AB客體在4個月的時間裡表現出可忽略不計的熱再轉化，估計儲能半衰期為4.5年。基於MOF的STF-ss-PCMs的進一步發展可能會導致太陽能轉換和存儲以及熱管理的應用。



而這種材料最大的優勢在於，它並沒有移動以及電子部件，所以在儲存和釋放太陽能的過程中可以說是沒有任何的太陽能損耗。

這種材料離商業化使用暫時還需要一些時間，因為目前科學研究出這種材料的能量密度不夠高，並且這種物質具有更高的化學穩定性。


如果這種材料能夠突破能量密度低的限制，可不僅僅是給太陽能汽車便捷充能這麼簡單，它還可以用在生活的各個方面，是赤裸裸的可再生能源。


引用資料：Chem. Mater. 2020, 32, 23, 9925–9936 Publication Date:November 25, 2020 Kieran GriffithsKieran Griffiths, Nathan R. Halcovitch, and John M. Griffin*

doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c02708

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