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《化学家发明能改变太阳能储存的技术》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： 董璐
  • 发布时间：2015-08-17

  • 化学家已经开发出能够捕捉和留住来自太阳光能量的一重大改进，其中存储的能量比目前的太阳能技术的持续时间可以大大延长——长达数周，而不是如今的屋顶太阳能电池板持续微妙的时间。日期：7.15 2015   来源：加州大学洛杉矶分校

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  • 《化学家创造出最亮荧光材料 还能收集太阳能》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-08-09
    • 8月6日，研究人员在Cell Press细胞出版社旗下期刊Chem(《化学》)上报告说，通过将带正电荷的荧光染料合成到一种名为小分子离子隔离格(SMILES)的新型材料中，化合物灿烂的光芒可以无缝地转化为固态结晶状态。这一进展克服了长期以来开发荧光固体的障碍，有助于开发目前已知的最亮材料。 “这些材料在任何需要明亮荧光或设计光学特性的技术上都有潜能，包括太阳能收集、生物成像和激光。”美国印第安纳大学化学家Amar Flood说。他与丹麦哥本哈根大学的Bo Laursen均为该论文的资深作者。 “除此之外，还有一些有趣的应用，包括在太阳能电池中对光进行上转换以捕获更多的太阳光谱，用于信息存储和光致变色玻璃的光切换材料以及可用于3D显示技术的圆偏振荧光。”Flood说。 虽然目前有超过10万种不同的荧光染料可用，但几乎没有一种能以可预测的方式混合和匹配，以制造固体光学材料。当染料进入固态时，由于紧密排列在一起时的表现，它们倾向于经历“猝灭”，从而降低荧光强度，产生更柔和的辉光。 “当染料在固体中并肩站立时，染料间的猝灭和耦合问题就出现了。”Flood说，“它们情不自禁地‘触摸’彼此。就像小孩子坐在那里听故事一样，它们互相干扰，不再像个体一样行事。” 为了解决这个问题，Flood和同事们将一种有色染料和含有氰星的无色溶液混合。氰星是一种星形的大环分子，它可以防止荧光分子在混合物凝固时相互作用，保持其完整的光学特性。当混合物变成固体时，SMILES就形成了，然后研究人员将其变成晶体，沉淀成干粉末，最后制成薄膜或直接与聚合物结合。由于氰星大环形成了类似棋盘格的构建块，研究人员只需在格子中插入一种染料，无需进一步调整，结构就会呈现出它的颜色和外观。 虽然，之前的研究已经开发出利用大环分子来分隔染料的方法，但它依赖于彩色大环完成这项工作。Flood 和他的同事发现无色的大环是关键。 “有些人认为无色大环没有吸引力，但是它们允许隔离晶格完全表达染料的明亮荧光，而且不受大环颜色的阻碍。”Flood说。 接下来，研究人员计划探索使用这种新技术形成的荧光材料的性质，以便在未来与染料制造商合作时，实现该材料在各种不同应用中的全部潜力。 Flood说：“这些材料是全新的，所以我们不知道它们的哪些固有特性能够提供更好的功能。我们也不知道材料的极限。因此，我们要从根本上了解它的工作原理，并为其创建新属性提供一套稳健的设计规则。这对于将这些材料交到他人手中至关重要——我们希望寻求众包，并在这方面与他人合作。”
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  • 《新材料可将太阳能储存数月甚至数年》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-12-21
    • 如果人类想在利用可再生能源方面做得更好，科学家们就必须在寻找有效的能量存储方式上更加努力。据最新一期《材料化学》杂志报道，英国科学家已经确定了一种可将太阳能存储数月乃至数年的特殊材料——金属有机框架(MOF)材料。 英国兰开斯特大学研究人员表示，这种材料的功能有点像用于暖手器供热的相变材料。但是，MOF的好处是它可以直接从太阳中捕获免费能源。 在MOF中，碳基分子通过连接金属离子形成结构。至关重要的是，MOF是多孔的，因此它们可与其他小分子形成复合材料。通过添加吸收光的化合物偶氮苯分子，最终形成的复合材料能在室温下将吸收的紫外线能量储存至少四个月，然后再释放出来。这是对目前大多数光响应材料所实现的能存储几天或几周能量的重大突破。 偶氮苯作为光开关——一种分子机器，可对外部刺激(例如光或热)作出响应。在紫外线的作用下，分子在MOF孔框架中停留的同时改变形状，有效地存储了能量。向复合MOF材料施加热量会触发能量的快速释放，该能量本身会散发出热量，然后可潜在地用于加热其他材料或设备。 研究人员表示，尽管过去的研究也关注将太阳能存储在光电开关中，但通常需要将其保存在液体中。转换为MOF复合固体意味着该系统更易于装配且化学稳定性也更高。该材料没有移动或电子部件，因此在存储和释放太阳能方面也不会损失。 测试表明该材料一次可以保持数月的能量，但材料的能量密度却相对较低。不过，可对本研究中使用的设置进行调整来改善结果。 研究人员称，尽管该材料仍需做一些改进才能使其在商业上可行，但最终可用于为汽车挡风玻璃除冰，或为家庭和办公室提供额外的热量。像这样的光电开关在数据存储和药物输送中也有潜在的应用。随着技术进一步的发展，有望制造出能够存储更多能量的其他材料，从而带来另一种经济高效且可靠的能量存储方式。
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