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Angew. Chem. :時空相變材料可應用為太陽能光熱燃料2024-05-10
太陽能是地球上最豐富的可再生清潔能源,但其間歇性及天氣、地域等因素限制了其廣泛應用。太陽能光熱燃料(Solar Thermal Fuels),可將太陽的光能轉化成化學能長期存儲,并能在特定刺激條件下以熱能的形式釋放應用,成為近些年來太陽能熱利用技術研究領域的熱點。然而,當前研究關注的太陽能光熱燃料,主要為具有不同分子構象能量差的分子基材料,在實際規模化應用中面臨著諸多挑戰。

近日,中國科學院大連化學物理研究所史全研究員熱化學團隊,基于化學熱力學原理與實驗指導,在前期時空相變材料(Spatiotemporal Phase Change Materials)研究基礎上,通過調控相變熱力學行為與引入光熱轉化單元,開發了一種具有熱能長期儲存與可控釋放、且兼具光熱轉化功能的赤蘚糖醇基復合相變材料,并提出其可作為一種新型的太陽能光熱燃料。

 

 

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這種復合相變材料通過聚合物載體與赤蘚糖醇分子間的相互作用,可將相變潛熱長期存儲于過冷液相材料中,繼而通過熱引發或機械觸發的方式可控釋放出相變潛熱;同時,光熱轉化單元賦予了復合材料優異的光熱轉化特性,實現了太陽能轉化為熱能存儲在復合相變材料中。實驗結果表明,復合相變材料能夠室溫穩定存儲熱能一個月以上,可控觸發釋放的潛熱能夠使體系溫度上升至91 °C。

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與分子基太陽能光熱燃料相比,這種復合相變材料制備方法簡單、原料廉價易得、儲熱性能穩定,尤其在可見光波段具備光熱轉化能力,有望實現材料規模化制備與技術應用。該研究工作為時空相變材料的應用及太陽能熱利用技術的發展提供了新方向。

文信息

Spatiotemporal Utilization of Latent Heat in Erythritol-based Phase Change Materials as Solar Thermal Fuels

Jie Chen,?Yan Kou,?Shihui Zhang,?Xinyu Zhang,?Hanqing Liu,?Huiming Yan,?Quan Shi

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202400759

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