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圖示：瑞典哥德堡查爾默斯理工大學教授開發(fā)的太陽能熱能燃料儲能系統

瑞典科學家研制出一種特殊液體，可以吸收少量太陽能并儲存起來,，然后在需要的時候釋放出來,。

太陽能是一種清潔能源，如果我們可以把太陽能裝進瓶子,，即便沒有太陽光,，也可以為我們提供能源，但這種想法能實現嗎,？

幾十年來科學家們一直在尋找方法,，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(fā)出一種特殊的液體,，可以吸收少量太陽能，并儲存幾個月甚至幾年,，然后在需要的時候釋放出來,。如果這種太陽能熱能燃料能夠得到完善，它可能會取代化石燃料,，并幫助解決我們面臨的全球變暖問題,。

與石油、煤炭和天然氣不同,，太陽能熱能燃料是可重復使用的,，而且對環(huán)境友好,。這種燃料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,。

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?！?/p>

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(fā)的新型太陽能熱能燃料,。

當泵驅動液體循環(huán)通過透明管道時,，來自太陽的紫外光會激發(fā)其分子進入充能狀態(tài)。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(huán)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(huán)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(huán)烷分子就會轉變?yōu)榻当?。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,。

圖示：這種能量系統能夠實現閉環(huán)運行,。

如果燃料在室溫下發(fā)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?！?/p>

據統計,，用于烹飪、滅菌,、漂白,、蒸餾等商業(yè)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(fā)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(huán)中運行,，重復收集太陽能并在需要時散發(fā)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。

沒有火的熱能

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(yè)公司用特斯拉的電池來儲存太陽能電池板產生的電能,。

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(huán)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(yè)化的可能性。

從原型到產品

盡管太陽能熱能燃料前景廣闊,，但仍需要多年的發(fā)展,?！拔覀円呀浫〉昧撕芏噙M展,，”莫斯-保爾森說，“但仍有很多問題需要解決,?！?/p>

下一步將是開發(fā)一種單一燃料，它將結合其他團隊開發(fā)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(yè)過程和廣泛使用的工業(yè)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(yè)售價是多少,。

成本的一個重要因素將是燃料的效率,，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,?！?/p>

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?，F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(zhàn),?！?/p>