储存效率与稳定性增加,让光蓄热电池商用化往前迈进

作者: | 发布日期: 2018 年 01 月 12 日 9:37 | 分类: 产业资讯

(首图来源:麻省大学阿姆赫斯特校区)

太阳能可以蓄热与发电,为再生能源的重要发展推手,其中光蓄热电池是以化学键来储存太阳能或其他能源,以热能而不是电能的形式释放能量,可长期且稳定的储存太阳能。而麻省大学阿姆赫斯特校区(UMass, Amherst)的材料化学研究小组为了提高光蓄热电池的储存效率,改良旧有的技术,希望能加速其商业化速度。
之前以聚合物链为基底的光蓄热电池平均能量密度为每克 200 焦耳左右,而新研发出来光蓄热电池平均能量密度已达每克 510 焦耳左右,最高密度则是 690 克×焦耳。研究小组的指导教授Dhandapani Venkataraman表示,希望可透过此研究,将能量密度提升至 800 克×焦耳。
该研究是基于麻省理工学院 Jeffrey Grossman 教授早前的研究论文,他致力于研发光蓄热电池,而且寻找可反复循环使用的材料,当时他建议让拥有丰富储量的偶氮苯(Azobenzene)分子沿着奈米碳管(Carbon Nanotube)排列,这个结构让科学家可以操纵分子的相互作用,这也决定了电池能量的储存与释放的多寡。
但此研究将奈米碳管替换成挠性聚合物(Flexible Polymer),Venkataraman 指出,奈米碳管无法缩小分子之间的距离,而挠性聚合物就像串联圣诞灯饰的线一样,在电池获得能量时,聚合物链的结构会使偶氮苯分子彼此靠近并相互作用。
偶氮苯是有机染料中的一种,当偶氮苯被阳光照射时,其结构会发生变化,会从平面变扭曲(异构物),具有将光能作为能量存储起来或当作热量释放出去的功能,但同时亦存有不稳定的问题。偶氮苯结构变化会导致聚合物外围的分子排列变动,Venkataraman 表示,「圣诞灯」与「线」的距离是最重要的,要如何调整跟安排分子与聚合物的距离是储能的关键之一。
而研究单位利用四氢呋喃(Tetrahydrofuran)溶剂来排列与调整结构,同时让包装密度(packing density)达到最完整,让电池可以存取更多的能量。
随着能量密度的提高,目前研究团队也正研发锂离子电池相关技术,应用包括太阳能垫,在日间时段利用太阳能垫来收集能量,并将储存起来的热能用于烹饪与供暖等,研究学生 Connor Boyle 指出,此方法可用在无电网连结的地区。(文/DaisyChuang)

 

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