加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家研制出一种新型“液态电池”,能够收集阳光并在随后再以热能形式放出来。研究人员表示,这一突破可能有助于解决可再生能源面临的最大挑战之一——在太阳下山后储存太阳能。
这项发现本周发表在《科学》杂志上,由加州大学圣塔芭芭拉分校化学家Grace Han领导的研究团队完成。该团队设计了一种仿生分子,能够将太阳能存到化学键里,而不是用传统电池。
太阳能板在夜间停止发电,导致大多数可再生能源系统只能靠锂离子电池,但这些电池又贵又大,用久了还会老化。加州大学圣塔芭芭拉分校的材料则通过化学方式储存能量,功能更像一种可以反复充能的燃料,把阳光存起来以后再用。
“我们一般管它叫可充电的太阳能电池,”这项研究的第一作者、韩团队的博士研究员Han Nguyen说。“它能存太阳光,还能再充电。”
加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)的新闻稿说,为了制造这种分子,研究团队从一个意想不到的东西上找到了灵感:DNA。“嘧啶酮的结构跟DNA里的一种成分很像,受到紫外线照的时候这个成分就能发生可逆的结构变化。”
研究人员与加州大学洛杉矶分校化学家肯·霍克合作,为该分子为何能在长时间储存能量时保持稳定且几乎不损失能量建立了模型。
研究人员说,这种材料能储存的能量大约是普通锂离子电池的两倍。测试中,它甚至产生了足够把水烧开的热量——这说明该技术最终能在现实场景中派上用场。
“烧开水是一个高耗能的过程,”Nguyen说。“我们能做到这一点是个了不起的成就。”
因为这种材料能溶于水,研究人员说,未来的系统可以在白天让液体在屋顶的太阳能集热器里循环,然后储存在水箱里,晚上释放热量,用来给住宅提供热水、给离网系统供电,或者停电时当备用暖气。
“装太阳能板的话,还得额外配个电池来存电,”共同作者本杰明·贝克说。“而分子太阳能储热技术,材料自己就能把能量存起来。”
学校说,加州屋顶太阳能的普及率全美第一,但长期储能依然是推广可再生能源的最大难题之一。那种不用大电池就能存太阳能的技术,可以在日落之后、用电高峰时段降低成本,提高可靠性。
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科学家表示,该技术仍处于实验阶段,但算是朝着长期储存太阳能迈出了一大步。
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