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科學家發明存儲熱能的"電池"可按需求釋放熱能

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年09月14日  

麻省理工學院的科學家們新研發了一種化學合成材料,可以從太陽和其它來源吸收熱能、儲存熱能,并在光照下按需釋放熱能。這種相變材料(PCM)由脂肪酸和有機化合物混合而來,未來可應用于太陽能廚灶,在白天吸收太陽熱能,夜晚則在一定條件下釋放熱能。


相變材料最吸引科學家和工程師的地方,在于其應用范圍極廣,這種材料可在固液態相互轉換的過程中,吸收或釋放大量熱能。這種材料已經用于研發建筑物控溫、“熱能電池”,甚至可以用在上班途中保溫你的咖啡。


用相變材料消耗熱能的原理非常簡單。舉個例子,冰融化的時候,一般要消耗大量熱能才能變為液體。因此在稍溫暖的日子里,雪也不會很快融化;冰鎮飲料時,冰塊要比冷藏箱里的不銹鋼容器來得高效。


研究的難點,在于讓蠟、脂肪酸、熔融鹽這類相變材料,在一定溫度下改變它們的性狀,長時間保持液態,并按需求釋放熱能。要長時間保持液態,就要隔熱;要按需釋放熱能,就要一種對催化劑十分敏感的相變材料。然而一般而言,一旦相變材料開始釋放熱能,很快就會從固態變為液態。


由博士后GraceHan、HuashanLi和JeffreyGrossman教授帶隊的研究團隊,將小分子當做光觸發物引入了傳統相變材料中。在研究中,他們將脂肪酸十三酸與偶氮苯摻雜劑、十三酸甲酯酯基混合。


這種混合材料加熱即液化,但當其暴露在紫外線下時,即使再次冷卻下來,也還能維持液態。這種材料的大部分熱能,都能以每克200焦耳的量存儲起來,這在有機相變材料中,算儲存能力較強的。而當其暴露在另一種光線下時,就會固化,釋放熱能。


也就是說,這種材料可用作化學熱能“電池”,可按需釋放和存儲能量。另外,這種相變材料可以存儲熱能長達10小時,研究人員認為這一時間還能延長。


雖然這種相變材料可以適應變化區間為10℃的溫度,但目前它還處于概念驗證階段。未來,這種材料可能不止應用于太陽能炊具,還可用于烘干,甚至存儲廠、汽車制造的熱能,在要時再釋放。


這篇研究已發表于期刊《NatureCommunications》,有興趣者不妨去一探究竟。

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