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儲能要聞
太陽熱能儲存技術獲重大進展,瑞典科學家研制神奇液體
2019-01-10 16:57:09 來源: 中國儲能網新聞中心 作者: 【 】 瀏覽:339次 評論:0

據報道,瑞典科學家近來獲得重大突破,開發出一種液體燃料,可以儲存太陽熱能長達18年。

報道稱,瑞典科學家研制出了一種特殊液體,可以吸收少量太陽能熱能并儲存起來,然后在需要的時候釋放出來。

與石油、煤炭和天然氣不同,太陽能是清潔能源,卻難以儲存,無法在沒有太陽光的時候為我們提供能源,幾十年來科學家們一直在尋找能夠儲存的方法。

現在,瑞典研究人員表示,相關工作有了重大進展,他們已經開發出一種特殊的液體,可以吸收太陽能并儲存,然后在需要的時候釋放出來。

這種太陽能熱能燃料可重復使用,能夠在不排放二氧化碳和其他溫室氣體的前提下釋放能量,對環境友好。如果這一技術得到完善,它可能會取代化石燃料,并幫助我們解決全球變暖問題。

麻省理工學院研究此類材料的實驗室負責人杰弗里 格羅斯曼(Jeffrey Grossman)表示:“太陽能熱能燃料就像可充電電池,但與電能不同的是,需要先吸收陽光,然后在需要的時候將熱量釋放出來。”

在瑞典哥德堡查爾默斯理工大學的物理大樓屋頂上,卡斯珀·莫斯-保爾森(Kasper Moth-Poulsen)建造了一個原型系統,用于測試研究小組開發的新型太陽能熱能燃料。

當泵驅動液體循環通過透明管道時,來自太陽的紫外光會激發其分子進入充能狀態。光使得燃料中碳、氫和氮原子之間的鍵進行重新排列,將一種被稱為降冰片二烯的化合物轉化為一種四環烷的化合物。由于能量被強化學鍵所束縛,即使當它冷卻下來時,四環烷仍然保留著捕獲的太陽能。

為了提取儲存的能量,莫斯-保爾森將這種活性燃料通過鈷基催化劑,四環烷分子就會轉變為降冰片二烯。這種轉化釋放出大量的熱量,足以將燃料的溫度提高63攝氏度。

這種能量系統能夠實現閉環運行

如果燃料在室溫下發生轉化(大約21攝氏度),它很快就會升溫到84攝氏度。格羅斯曼說:“你可以把熱能用在熱水器、洗碗機或烘干機上。”

據統計,用于烹飪、滅菌、漂白、蒸餾等商業操作的能量消耗占到歐盟所有能源消耗的7%。

這種太陽能熱能燃料可以儲存在房屋或工廠內的非保溫儲罐中,或者用管道或卡車在太陽能發電場和城市之間運送。相關的轉化過程只會消耗很少的燃料或催化劑,所以整個系統可以在一個閉環中運行,重復收集太陽能并在需要時散發熱量。“我們已經運行了125個周期,沒有任何明顯的性能下降,”莫斯-保爾森說。

根據莫斯-保爾森的計算,每公斤燃料能儲存250瓦時的能量,這大約是特斯拉Powerwall電池能量的兩倍,目前一些房主和公用事業公司用特斯拉的電池來儲存太陽能電池板產生的電能。

據驗證證實,改研究可以將存儲的太陽能液體加熱到63攝氏度(113華氏度),整體循環使用的次數超過了125次,并且還可以進一步提升。

研究人員稱,如果進行該系統的改造,還能將熱量轉化到至少110攝氏度(230華氏度)的熱量釋放。

格羅斯曼在談到這項研究時說:“我對卡斯珀的研究感到非常興奮。”

他說,上世紀70年代,在對降冰片二烯燃料進行大量研究之后,化學家們陷入了困境。經過幾個循環后,燃料會不斷分解。它們的能量維持時間不長,而且必須與有毒溶劑混合,但有毒溶劑會稀釋這種吸能燃料。

格羅斯曼說,“莫斯-保爾森正在使用最先進的工具來修復它。”

這些新研究結果引起了投資者的關注。莫斯-保爾森說,很多公司都聯系過他,討論商業化的可能性。

盡管太陽能熱能燃料前景廣闊,但仍需要多年的發展。“我們已經取得了很多進展,”莫斯-保爾森說,“但仍有很多問題需要解決。”

下一步將是開發一種單一燃料,它將結合其他團隊開發的多種燃料變體的最佳特性,包括長保質期、高能量密度和良好的可回收性。

莫斯-保爾森的原型燃料是通過普通工業過程和廣泛使用的工業試劑(包括乙炔的衍生物)制成的。但目前尚不清楚這種燃料的商業售價是多少。

決定成本的一個重要因素是燃料的效率,目前這種熱能燃料的效率相當低。原型燃料只對包括紫外線和藍色等最短波長的陽光做出反應,而它們只占太陽能的5%。

保爾森說,他正在努力擴大這種燃料的敏感性,使其能夠對更多的光譜有所反應。

他還打算打破溫度上升63攝氏度的記錄。他表示:“如果對化學結構進行更多調整,我認為可以將(上升溫度)推至80攝氏度或更高。”

40歲的莫斯-保爾森回憶道:“剛開始的時候,只有一個研究小組在研究這種系統。現在,包括美國、中國、德國在內的大約15個團隊都在迎接這一挑戰。”



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