MIT 研發新材料:白天吸收太陽光,需要時再以熱能釋放

作者 | 發布日期 2016 年 01 月 12 日 19:13 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly
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當你感到寒冷時,假如你身上的衣物能夠自動釋放熱能替你保暖,是不是令人感到相當「暖心」呢?這項技術或許在不久後的將來就能成真。美國麻省理工學院(MIT)的科學家們,研發出一種透明的聚合物薄膜,可應用於各種不同的表面,包括衣服或玻璃窗戶等,它能夠吸收太陽光,並在需要的時候,轉換為熱能釋放出來。



雖然太陽能為取之不盡的能源,但只有在白天的時候,我們才能利用其能量作為用途所需,因此,不少科學家致力研究要如何最有效率的儲存太陽能,以在陰天或夜晚時使用,目前大多數的技術,都著重於如何儲存與利用轉換為電力的太陽能。

而麻省理工學院的科學家,研究出一種高效率的太陽能儲存方法,有別於現存的技術,研究團隊透過化學反應的形式儲存太陽能,並在需要的時候以熱能釋放出來,這項研究被發佈在期刊《Advanced Energy Materials》 上。

團隊表示,要長時間且穩定儲存太陽能熱能的關鍵點在於,要以化學反應的形式儲存、而非直接以熱能的形式儲存能量,因無論隔熱材料與效果再好,隨著時間的流逝,熱能總會逐漸消散,但若以化學系統的模式,則可無限期將能量以分子結構形式儲存,直到透過一點點熱能、光能或電的觸發,將其能量以熱能形式釋放。

要作為這項材料的分子,必須能以 2 種不同的結構形式穩定存在。接觸到太陽光時,光能會使這種分子變為「充電狀態」的結構,且可以以這種結構形式長時間穩定存在,接著,若以特定溫度或其他形式的刺激該分子,分子便會馬上退回其原始的結構狀態,並在這過程中釋放出熱能。

團隊使用的化學形式儲存能源的材料為「太陽熱能燃料(solar thermal fuels,STF)」,這種材料先前就曾被該團隊研發出來,但當時是以液態形式被使用,而非製造出可長久存在的固態薄膜,而現在,團隊利用新技術,讓 STF 以便宜又廣泛運用的技術、聚合物薄膜材料的形式存在。

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為了讓該材料能大量儲存熱能,且不難製造,團隊使用偶氮苯(azobenzenes)作為聚合物薄膜,並修改偶氮苯的化學特性以增強其能源密度,使偶氮苯能形成平整、均勻的高可穿透薄膜。

團隊在實驗過程中,將偶氮苯薄膜置於汽車擋風玻璃表面,雖然仍有少部分冰殘留,但可有效除去擋風玻璃上大部份的冰。團隊表示,德國豪華車製造商 BMW 為該研究的贊助者之一,顯示 BMW 十分看好這項技術的潛在應用前景。

研究團隊將持續改良該材料的特性,要提高目前為淡黃色的偶氮苯薄膜的透明度。此外,目前偶氮苯薄膜可釋放出高於周圍溫度約攝氏 10 度的熱能,雖然作為融冰應用已綽綽有餘,但團隊的目標,是要讓其提升至可釋放出高於周圍約攝氏 20 度的熱能。

(圖片來源:Phy.org

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