科学家用储存太阳能的液体电池“装进太阳”

来自研究组织的科学新闻 科学家用储存太阳能的液体电池“装在太阳里” 研究人员创造了一种“可充电太阳能电池”，它将阳光储存在分子中，然后释放出足够的热量来烧开水。日期：2026 年 5 月 14 日来源：加州大学圣塔芭芭拉分校 摘要：加州大学圣塔芭芭拉分校的科学家们创造了一种非凡的新材料，其工作原理类似于“可充电太阳能电池”，将阳光储存在微小分子内，然后以热量的形式释放——甚至在太阳落山很久之后也是如此。受 DNA 和光致变色太阳镜中发现的可逆变化的启发，该系统无需依赖笨重的电池或电网即可捕获太阳能。该分子可以储存能量多年，并且每公斤的能量比锂离子电池更多。研究人员发明了一种强大的新型太阳能存储分子，它可以像充电电池一样捕获阳光，然后以热量的形式释放出来。图片来源：AI/ScienceDaily.com 由于太阳能电池板在日落后失去发电能力，可再生能源仍然面临一个重大挑战：如何存储太阳能以供以后使用，无论是在阴天还是夜间。加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员相信，他们可能已经找到了一个答案，可以避免对大型电池系统的需求或对电网的依赖。副教授 Grace Han 和她的研究团队在《科学》杂志上撰文，描述了一种新材料，能够吸收阳光，将能量储存在化学键中，然后在需要时以热量的形式释放出来。该材料基于一种称为嘧啶酮的改性有机分子，代表了分子太阳能热（MOST）储能技术的新进步。 “这个概念是可重复使用和可回收的，”Han Group 的博士生、该研究的主要作者 Han Nguyen 说。 “想想光致变色太阳镜。当你在里面时，它们只是透明镜片。你走到阳光下，它们会自行变暗。回到里面，镜片又会变得透明，”Nguyen 继续说道。 “这种可逆的变化正是我们感兴趣的。只是我们不想改变颜色，而是希望使用相同的想法来存储能量，在需要时释放它，然后一遍又一遍地重复使用该材料。”受 DNA 启发的太阳能存储 科学家们在设计分子时从一个意想不到的来源中获得了灵感：DNA。嘧啶酮结构类似于 DNA 中天然存在的一种成分，当暴露于紫外线时可以可逆地改变形状。利用该结构的合成版本，该团队设计了一种能够重复储存和释放能量的分子。为了更好地理解为什么该分子在长时间保持能量的同时保持稳定，研究人员与加州大学洛杉矶分校杰出研究教授 Ken Houk 合作。计算模型有助于解释该材料如何能够将储存的能量保留多年而不会造成重大损失。 “我们优先考虑轻质、紧凑的分子设计，”Nguyen 说。 “对于这个项目，我们削减了所有不需要的东西。我们删除了所有不必要的东西，以使分子尽可能紧凑。”可重复使用的“太阳电池” 与直接将阳光转化为电能的标准太阳能电池板不同，该系统以化学方式存储能量。该分子的行为有点像压缩弹簧。吸收阳光后，它转变为紧张的高能形式，并保持该状态直到被激活。当暴露于触发因素（例如少量热量或催化剂）时，分子会恢复到原来的形式，以热量的形式释放储存的能量。 “我们通常将其描述为可充电太阳能电池，”阮说。 “它储存阳光，并且可以充电。”该分子还具有令人印象深刻的能量密度。据研究人员称，它每公斤可储存超过 1.6 兆焦耳的能量。相比之下，传统锂离子电池的储存能量约为 0.9 MJ/kg。这种新材料的性能也优于前几代光学储能开关。新材料可以利用储存的阳光来煮水 该团队的一个重要里程碑是将分子的高能量储存能力转化为实际演示。在实验中，研究人员表明，该材料可以在环境条件下释放足够的热量来煮沸水，这在该研究领域很难实现。 “煮水是一个能源密集型过程，”阮说。 “我们可以在环境条件下烧开水，这是一项巨大的成就。”该技术最终可以支持各种实际用途，包括用于露营或家庭热水应用的离网供暖系统。由于这种材料会溶解在水中，研究人员表示，有一天它可能会在白天通过屋顶太阳能集热器循环，然后存储在夜间释放热量的储罐中。 “与溶胶