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科学家发明存储热能的“电池” 可按需求释放热能

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2018-08-03  浏览次数:105

 

腾讯数码讯(亦九)麻省理工学院的科学家们新研发了一种化学合成材料,可以从太阳和其它来源吸收热能、储存热能,并在光照下按需释放热能。这种相变材料(PCM)由脂肪酸和有机化合物混合而来,未来可应用于太阳能厨灶,在白天吸收太阳热能,夜晚则在一定条件下释放热能。

相变材料最吸引科学家和工程师的地方,在于其应用范围极广,这种材料可在固液态相互转换的过程中,吸收或释放大量热能。这种材料已经用于研发建筑物控温、“热能电池”,甚至可以用在上班途中保温你的咖啡。

用相变材料消耗热能的原理非常简单。举个例子,冰融化的时候,一般要消耗大量热能才能变为液体。因此在稍温暖的日子里,雪也不会很快融化;冰镇饮料时,冰块要比冷藏箱里的不锈钢容器来得高效。

 

 

研究的难点,在于让蜡、脂肪酸、熔融盐这类相变材料,在一定温度下改变它们的性状,长时间保持液态,并按需求释放热能。要长时间保持液态,就需要隔热;要按需释放热能,就需要一种对催化剂十分敏感的相变材料。然而一般而言,一旦相变材料开始释放热能,很快就会从固态变为液态。

由博士后Grace Han、Huashan Li和Jeffrey Grossman教授带队的研究团队,将小分子当做光触发物引入了传统相变材料中。在研究中,他们将脂肪酸十三酸与偶氮苯掺杂剂、十三酸甲酯酯基混合。

这种混合材料加热即液化,但当其暴露在紫外线下时,即使再次冷却下来,也还能维持液态。这种材料的大部分热能,都能以每克200焦耳的量存储起来,这在有机相变材料中,算储存能力较强的。而当其暴露在另一种光线下时,就会固化,释放热能。

也就是说,这种材料可用作化学热能“电池”,可按需释放和存储能量。另外,这种相变材料可以存储热能长达10小时,研究人员认为这一时间还能延长。

虽然这种相变材料可以适应变化区间为10℃的温度,但目前它还处于概念验证阶段。未来,这种材料可能不止应用于太阳能炊具,还可用于烘干,甚至存储工厂、汽车制造的热能,在需要时再释放。

这篇研究已发表于期刊《Nature Communications》,有兴趣者不妨去一探究竟。

 
 
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