瑞典科学家研发出“超级燃料”,可储存太阳能18年,10年内可商用

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  国际能源协会(IEA)预测,在巴黎协议的最后期限到来之前,太阳能可以人类提供超过25%的全球能源需求。最近,瑞典科学家就开发出一种被称为“太阳能热燃料”的专用流体,可以储存太阳能长达十八年,蓄热密度达到400kJ/kg。这一技术为未来更好地利用太阳能提供了非常大的希望。

瑞典科学家研发出“超级燃料”,可储存太阳能18年,10年内可商用

  太阳光是一种丰富的可再生清洁能源。近几十年来,太阳能得到了广泛的研究。然而,受地理、昼夜和季节以及阴晴云雨等随机因素的制约,太阳能量随着时间和天气的变化呈现不稳定性和不连续性。因此,大规模实施太阳能技术面临的最大挑战之一是太阳能的有效存储,以满足生产和生活用能连续和稳定供应的需要。

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  由瑞典科学家开发出的“分子太阳能热能量存储系统(MOST)”是一种极具潜力的存储太阳热能的方式。该系统是基于分子光开关的能量存储系统,光可切换分子吸收太阳光并经历化学异构化到亚稳态的高能状态。

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  这种液体是一种新型的“降冰片二烯衍生物”,由碳、氢和氮组成的一种液态物质,当它被太阳光照射时,原子之间的键重新排列,从而形成一种高能异构体,来自太阳的能量被捕获在异构体的强化学键之间,即使分子冷却到室温时高能态异构体也可保持。当需要能量时,通过催化剂流体被简单地抽吸,催化剂使分子返回其原始形式,并以热的形式释放能量。

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  这种可再生的、无排放的能量装置由一个凹面反射器组成,中心有一个管道,可以像卫星天线一样跟踪太阳。该系统以循环方式工作,通过透明管泵送的流体被太阳光加热,将分子降冰片二烯转化为异构体四环烷烃储存热量,然后将流体储存在室温下。当需要能量时,流体通过特殊催化剂过滤,液体被加热63摄氏度,液体分子转换回其原始形式循环使用,热量可用于家庭供暖系统,为热水器、洗碗机、干衣机等提供动力。

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  研究人员已经通过125次循环证明该液体可重复使用,吸放热过程不会对分子造成严重损失。研究人员声称液体现在可以保持250W·h/kg的能量,这是特斯拉Powerwall电池能量容量的两倍。

  这一发明已经得到了众多投资者的青睐。目前,系统仅仅是第一代模型,研究人员相信仍有很大的改进空间。确保一切都经过优化设计,可以从这个系统中获得更多的热量,液体至少被加热110摄氏度以上。如果一切按计划进行,该技术可在10年内看用于商业用途。

  参考文献:Macroscopic heat release in a molecular solar thermal energy storage system,Energy Environ. Sci.,2018,DOI: 10.1039/C8EE01011K.

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