对于新能源来说,能源的利用可以分为两个部分,一个是能源的产生,另外一个就是能源的存储。比如太阳能,因为太阳的局限性,只能白天能够产生电能,阴天或者是晚上就不能产生了,所以可以利用白天产生能量并将用不完的能量储存起来,然后晚上再释放出来。这就需要用到各种储能装置了,比如蓄电池。
但是蓄电池的体积庞大,应用范围比较有限,而且有一定的使用寿命。所以科学家也一直在开发各种新型储能材料,比如今天我们介绍这种材料,它能够将太阳能储存起来,并存储数个月甚至数年的时间。
这种新型材料被称为金属有机骨架(MOF),其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,因此它们可以与其他小分子形成复合材料。
科学家在金属有机骨架中添加了能够吸收太阳能的化合物偶氮苯分子。最终生产的这种光响应复合材料能够在室温下将太阳光中的紫外线吸收并存储在内部至少4个月的时间,而传统的光响应材料一般只能存储能量几天或者几周。
这种新型材料中所使用的偶氮苯分子是一种分子开关,可以对外部刺激(比如光或热)做出响应,在紫外线的作用之下,偶氮苯分子停留在金属有机骨架(MOF)内部的孔道中,同时改变形状,这就将形变的能量储存起来了。
只要向MOF材料施加热量,就能够触发其能量的快速释放,而且这个能量可以直接以热量的形式释放出来,这样就可以利用MOF来加热其他材料或设备了,比如可以用在汽车挡风玻璃上除冰,也可以为家庭或者办公室提供额外的供暖等。
虽然MOF的应用前景比较广泛,储能时间也很长,材料的稳定性也很高,但是也有一些缺点,其中最大的缺点就是能量密度相对比较低,这也是研究者后期的重点改进方面。
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