科學家開發可被光激活的新材料 可將潛在能量儲存數月或數年

據外媒New Atlas報道,蘭卡斯特大學的研究人員開發出了一種新材料,它可以將能量儲存數月,甚至可能是數年。這種材料可以被光激活,然後在需要時以熱能的形式釋放儲存的能量。

科學家開發可被光激活的新材料  可將潛在能量儲存數月或數年

該團隊從金屬有機框架(MOFs)入手,這種材料以多孔著稱,因此具有極高的表面積。這反過來又使它們能夠吸附大量的分子,使它們成為海水淡化或過濾水、從空氣中捕獲二氧化碳或在體內輸送藥物的理想材料。

對於這項新研究,蘭卡斯特大學的研究人員測試了MOFs可能能夠儲存能量的能力。他們從一種被稱為DMOF1的材料版本開始,並在其孔隙中加載偶氮苯分子。這種化合物對光的吸收能力很強,這會使其分子發生物理形狀變化。

當材料暴露在紫外線下時,偶氮苯分子會彎曲形狀,通常情況下,只要關了燈,它們就會反彈回來。但在這種情況下,微小的MOF孔隙讓它們一直卡在這種形狀中,以類似壓縮彈簧的方式儲存它們的勢能。

科學家開發可被光激活的新材料  可將潛在能量儲存數月或數年

當需要回收這些能量的時候,材料會被加熱一下。這時,它很快就會把儲存的能量以熱量的形式釋放出來。重要的是,釋放出的熱量比 「觸發 」的熱量要高得多,所以它是一個淨收益。因為這是一種機械效應,所以它不需要外部動力來儲存能量,而且可以在室溫下長時間進行。在研究中,這種儲能方式持續了整個4個月的實驗期,研究人員估計,它的儲能保質期應該長達4.5年。

「這種材料的功能有點像相變材料,相變材料是用來給暖手器提供熱量的,」該研究的聯合首席研究員John Griffin說。「然而,雖然暖手寶需要加熱才能充電,但這種材料的好處是它直接從太陽中捕捉『免費』能量。它也沒有移動或電子部件,因此在儲存和釋放太陽能的過程中不存在任何損失。我們希望,隨着進一步的發展,我們能夠製造出其他的材料,它能夠儲存更多的能量。」

該團隊表示,在目前的形式下,該材料的能量密度相當低,但未來的工作將集中在改善這一問題上。最終,這種材料可以用來在白天從太陽中捕捉能量,在夜間釋放熱量,或者儲存夏季能量供冬季使用。它可能會成為一種有用的塗層,以幫助加熱建築物,或在寒冷的冬季早晨快速為窗戶和擋風玻璃除冰。

該研究發表在《材料化學》雜志上。

來源:cnBeta