太阳能碳纳米管染料或取代电池

  • caodada.cn   来源:嫔嫔网   2020-08-09 06:02:45  

  麻省理工学院研究人员AlexieKolpak和JeffreyGrossman发现了一种新型热燃——偶氮苯。它经济、可再充电、发热稳定,比锂电池的能量密度高。他们的设计将有机分子偶氮苯和碳纳米管结合起来。

  在了解其设计细节之前,首先让我们快速了解一下光伏分子储存太阳能的原理。当光伏分子吸收太阳光时,它会产生结构变化,从一般状态变为更高能量状态。更高能量状态具有亚稳定性,电压、热、光等许多因素都能引发它的变化,回来原来的状态。这样,高能量状态和一般能量状态之间的能量差就释放出来。一些可利用的光伏分子能够经历几轮能量的充放。

  制作太阳能热燃料的难点在于找到既具有高能量差又具有大活化能的材料。这两个要素一般来说无法兼容。如果拥有高能量差,更高能量状态的就会非常不稳定。不稳定表示燃料的活化能小,极易将储存能量释放出去。

  Kolpak和Grossman在观察偶氮苯/碳纳米管结构的计算机模型时,成功地在能量差和活化能直接找到平衡。他们的计算表明,将偶氮苯放置在碳纳米管上能够稳定分子的两种状态。同时,它还具有非常高的能量差。稳定了高能量状态之后,更高的活化能也延长了材料寿命。

  从能量储存上看,偶氮苯/碳纳米棒结构胜过了锂电池。Kolpak和Grossman计算出偶氮苯/碳纳米棒系统大概拥有每升690瓦时的体积能量密度;而锂电池的只有每升200到600瓦时。而偶氮苯本身的体积能量密度只有每升90瓦时。

  Kolpak和Grossman的偶氮苯/碳纳米棒系统可以用在其他光伏分子的使用上,因为首次展示了通过碳纳米棒提高了能量储存性能的方法。这大概就是他们研究的最大贡献之处。

  然而,这项研究也有潜在的不足。这个不足不仅仅在于它还止步于模型研究,并没实物证据。更重要的是,这种偶氮苯/碳纳米棒系统只能释放热能。如果你需要用它来给电气设备充电,你必须将热能转化为电能。在这个能源转化的过程将又会造成损失。

  从20世纪70年代开始,化学家们就一直在研究如何将太阳能储存在遇光会改变状态的分子当中。光敏分子是理想的太阳能燃料。这种燃料应该是可传输、便宜且可再充电的。遗憾的是,多年来,科学家们并没有取得多大进展。