瑞典查爾默斯理工大學的一個研究小組在開發一種特殊設計的分子方面取得了長足的進展, 這種分子可以在夏天儲存來自太陽的能量, 在冬天使用. 這些進展已經在今年發布的四篇科學論文中發表, 最近的一篇發表在排名很高的《能源》雜誌上.
這種同分異構體可以將能量儲存起來, 以便以後需要能量時使用——例如, 在晚上或冬天. 它是液態的, 適用於太陽能系統, 研究人員將其命名為MOST(分子太陽能熱能儲存). 就在去年, 研究團隊在MOST的發展方面取得了很大進展.
'這種同分異構體中的能量現在可以儲存長達18年, ' 化學與化學工程系教授, 該研究小組組長卡斯珀·莫斯-保爾森(Kasper Moth-Poulsen)說. '當我們提取能量並使用它的時候, 我們會得到比我們所希望的更多的熱量. '
研究小組已經開發出一種催化劑來控制儲存能量的釋放. 催化劑起著過濾器的作用, 液體通過它流動, 產生的反應使液體的溫度升高63攝氏度. 如果液體通過過濾器時的溫度是20°C, 那麼它從另一邊出來時的溫度是83°C. 與此同時, 它使分子恢複到原來的形態, 這樣就可以在升溫系統中重複使用.
能源系統MOST以迴圈方式工作 - 完全沒有排放, 並且不會損壞攜帶能量的分子. (插圖: Yen Strandqvist)
在同一時期, 研究人員還學會了改進分子的設計, 以提高其儲存能力, 使異構體可以儲存長達18年的能量. 這是一個關鍵的改進, 因為該項目的重點主要是化學能儲存.
此外, 該系統以前依賴於部分由易燃化學物甲苯組成的液體. 但是現在研究人員已經找到了一種方法來去除潛在的危險甲苯, 而僅僅使用能量儲存分子.
綜上所述, 這些進步意味著該能源系統現在大部分以迴圈方式工作. 首先, 液體通過屋頂上的太陽能熱收集器從陽光中獲取能量. 然後儲存在室溫下, 以獲得最小的能量損失. 當需要能量時, 它可以通過催化劑使液體升溫. 據設想, 這樣的熱量可以被應用到家庭供暖系統中, 之後液體可以被送回屋頂收集更多的能量——完全沒有排放, 而且不會破壞分子.
卡斯珀補充說: '我們最近取得了很多關鍵的進步, 今天我們有了一個全年都在工作的無排放能源系統. '
太陽能熱收集器是一個凹面反射器, 中心有一個管道. 它跟蹤太陽穿過天空的路徑, 並以衛星天線的方式工作, 將太陽光線聚焦到液體通過管道的一點. 甚至可以添加一個附加管道與正常的水結合以將水加熱.
研究人員接下來的步驟是把所有的東西結合在一起, 形成一個連貫的系統. 卡斯珀相信, 該小組對存儲能力感到滿意, 但可以提取更多的能量. 他希望研究小組能在短期內實現至少110攝氏度的升溫, 並認為這項技術可能在10年內投入商業使用.
這項研究由Knut和Alice Wallenberg基金會以及瑞典戰略研究基金會資助.
