可到了夜晚却不能使用夏季

热菜 2020年04月09日

美国麻省理工学院(MIT)宣布开发出了新型“太阳能燃料(Solar Thermal Fuels)”。可像太阳能电池一样,通过包括红外线在内的太阳光进行蓄热。具有在蓄热状态下对其进行一定的加热后,会快速释放出几百℃热量的性质。而且,即使反复进行散热和蓄热,性能也不会劣化。这类新型材料不同于普通的蓄热材料,即便长时间保存热量也几近不会释放出去,这也是其特点之一。有望广泛用作可通过光进行蓄热,而且可以反复使用的“循环型怀炉(Kairo)”,或组合使用太阳能电池和充电电池的“散热蓄热型”元件。

开发出这种材料的是MIT副教授Jeffrey Grossman的研发小组。Grossman等人一直在推动研发可通过光进行蓄热,而且可反复循环散热的材料。2010年10月曾就蓄热材料“Fulvalene Diruthenium”的工作原理进行过发布。

不过,当时的Fulvalene Diruthenium还存在两大课题。(1)使用了稀有金属钌(Ru),(2)蓄热时的体积能量密度还较低。

此次则没有在材料中采用稀有金属,而是采取了具有丰富储量的偶氮苯与碳纳米管(CNT)的化合物。体积能量密度在理论上最大为690Wh/L,是传统材料的 万倍以上。另外,散热时的温度最高到达620K(约 47℃)。与太阳能电池一样,可将太阳能转换成热量并储存起来,经计算其能量转换效力约为7.2%。

采取CNT像结晶那样配置偶氮苯

偶氮苯是有机染料中的一种,其形状是通过双键氮原子(N)连接两个苯环。如果向其照耀光线或对其进行加热的话,苯环之间的配置会在“反式体”和“顺式体”之间发生可逆变化。该性质称为“光异构化反应”,具有将光能作为材料内的能量存储起来,或作为热量释放出去的功能。

此次采取了改性材料,可通过偶氮苯在CNT周围将其有规则地包围起来。据介绍,CNT的主要作用是“像结晶那样高密度地配置偶氮苯”(论文)。由此,可以增加体积能量密度,而且反式体和顺式体的能级差(ΔH)也会增大。另外,还可以减小状态间转化所需的“活化能”(Ea)。此次材料的ΔH在1.55eV左右,Ea在1.2eV左右。要想散热的话,就需要追加热量和闪光等超过该Ea的能量,或使用可减小Ea的催化剂。

Grossman等人表示“偶氮苯只是众多光异构体材料的冰山一角”,今后还计划将偶氮苯之外的已知光异构体与CNT结合,以研究其蓄热和散热的功能。(记者:野泽 哲生)积食发热会咳嗽吗

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