美研究人員開發碳納米管材料用于太陽能儲熱

麻省理工學院研究人員近日在《Nano Letters》上發表文章指出，他們發現了碳納米管材料在太陽能存儲方面的創新應用，能夠快速、大量存儲和釋放太陽熱能。該項工作由該校材料科學與工程系電力工程副教授Jeffrey Grossman領導，其研究團隊曾在去年精確揭示了二釕富瓦烯（fulvalene diruthenium）分子存儲和釋放熱能過程的工作原理。但由于釕存在著稀缺性和成本高等問題，研究人員開始尋找其他擁有相同結構、能表現出同樣行為的候選材料，成果現今揭曉——偶氮苯功能化碳納米管。研究人員表示，該研究概念同時可用于其他許多新的材料，他們將探索更多可用材料以擴大應用范圍。

    研究人員指出，這一材料不僅較之前含釕的材料更加低廉，而且在固定空間內儲能能量密度要高出1萬倍，已可與鋰離子電池相媲美。控制太陽熱能存儲的關鍵是材料分子能夠采取的在兩個穩定態之間的能量勢壘，關系到長期穩定性。能量勢壘太高，分子將很容易返回未儲熱狀態，不能長時間儲能；勢壘太低又不容易在需要時釋放能量。研究人員開發的碳納米管材料針對此問題進行了優化，通過將能量收集和儲存步驟合二為一簡化了過程。研究人員同時坦承，這一應用存在的限制之一是僅用于供熱應用，如需發電則需要增加轉化步驟，利用熱電設備或產生蒸汽驅動發電機。