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光開關方法為有效收集和儲存太陽能鋪平了道路

2024-10-30 15:08  瀏覽:  

國際能源署 (IEA) 指出,全球最終能源消耗中約有 50% 用于供暖。然而,與化石能源相比,太陽能在該領域的利用率仍然相對較低。限制太陽能廣泛使用的一個固有問題是其直接可用性的間歇性。

一種有希望的解決方案是分子太陽能儲存系統。傳統的熱能儲存策略將能量儲存在短時間內,例如以熱水的形式。相比之下,分子太陽能儲存系統以化學鍵的形式儲存太陽能,使其可以保存數周甚至數月。

這些特殊的分子(或光開關)吸收太陽能,然后根據需要將其釋放為熱量。然而,目前光開關面臨的一個關鍵挑戰是能量存儲能力和太陽光吸收效率之間的權衡,這限制了整體性能。為了解決這個問題,約翰內斯古騰堡美因茨大學 (JGU) 和錫根大學的研究團隊在一項合作研究中提出了一種新方法。

該研究結果已發表在《應用化學國際版》上。

分離太陽能的吸收和儲存過程

這種新型光開關最初是由錫根大學 Heiko Ihmels 教授的研究小組發明的,它表現出與傳統鋰離子電池相當的卓越儲能潛力。然而,它們的功能最初僅限于通過紫外線激活,而紫外線僅占太陽光譜的一小部分。

美因茨和錫根的研究團隊現在引入了一種間接光收集方法,與光收集復合物在光合作用中的作用類似。這種方法結合了第二種化合物,即所謂的敏化劑,它表現出優異的可見光吸收特性。

詹姆斯·古爾頓大學化學系的 Christoph Kerzig 教授解釋說:“在這種方法中,敏化劑吸收光,隨后將能量傳輸到光開關,而光開關在這些條件下無法直接被激發。”

這一新策略將太陽能存儲效率提高了一個數量級以上,代表著能源轉換研究界向前邁出了一大步。這些系統的潛在應用范圍從家庭供暖解決方案到大規模能源存儲,為可持續能源管理提供了一條有希望的道路。

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