2018年11月18日 星期日

科學家研發可儲存太陽能的分子,並以此開發零排放儲能系統

瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)的研究團隊在能源開發上,取得了重要進展。他們開發出一種特殊設計的分子,可以儲存太陽能供日後使用。這項技術已經在今年發表了四篇論文,最新的一篇發表於頗受推崇的《能源與環境科學》期刊(Energy & Environmental Science)。
大約一年前,研究團隊開發出一種能儲存太陽能的分子,這種分子由碳、氫和氮組成,其具有獨特的性質,當被陽光照射時,會轉化為同分異構物(isomer,一種由相同原子組成,但以不同方式結合在一起的分子)而儲存能量。這種異構物能讓能量留待未來使用,例如在夜晚或冬天。

突飛猛進

這種分子在常溫下為液態,適用於目前集熱式的太陽能系統,研究人員將其命名為「分子太陽能熱能儲存」(Molecular Solar Thermal Energy Storage,MOST)。去年,研究團隊在 MOST 的開發方面取得了很大進展。
該研究團隊開發了可控制儲存能量釋放的催化劑。以催化劑充當過濾器,當液體流經過濾器,產生足以使液體升溫 63℃ 的反應。同時,分子恢復到原始形態,這樣就能在系統中重複使用。
研究人員還改進了分子的設計,提高其儲存能力,使同分異構物能儲存能量長達 18 年。這項改進達成了該計畫的目標,儲存化學能源。
此外,該系統以前的液體含有易燃化合物甲苯。但現在研究人員已經找到了去除甲苯的方法,以增加安全性。

實際應用

整體而言,這些進展意味著 MOST 系統現在可以循環運作。首先,液體從建築物屋頂上的太陽能集熱器吸收太陽能,然後儲存在室溫下,讓能量損失降至最低。當需要能量時,將液體流過催化劑提取能量並加熱。這些熱能可被用於家用加熱系統,然後液體再被送回屋頂繼續收集能量。這些過程完全沒有排放溫室氣體,也不會損壞分子。
研究團隊的負責人開士柏·摩夫-波森博士(Kasper Moth-Poulsen)表示:「我們最近取得了許多重大進展,現在我們有了一個全年都能使用且無排放的能源系統。不過還有很多工作要做,我們才剛讓系統運轉起來,接著我們需要確保一切都經過最佳化設計。」
研究團隊對目前的儲能能力感到滿意,但認為還可以收集更多能源。研究團隊希望不久後可實現升溫 110℃ 以上,並認為該技術可在 10 年內投入商業使用。

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