把太阳能「收」进液体里:用瑞典的太阳,在上海发电

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04-19 13:36

「这就是中国太阳吗?」水娃指着镜面敬畏地问。
陆海点点头:「这是一个面积达三万平方公里的反射镜,它在三万六千公里高的同步轨道上向地球反射阳光,在地面看上去,天空中像多了个太阳。」

刘慈欣的短篇小说《中国太阳》里,对太阳能量的利用进行了一个有趣的设想。其实,让地球成为宜居星球的这个恒星,人类早就知道它蕴藏着巨大的能量。

▲图片来自:Unsplash

这个近乎完美的球体,给了我们光、热和能源,孕育地球上的生命。在尝到了化石燃料带来的甜头和苦果后,人类愈发努力地开发清洁能源,然而,太阳这个「宝库」散发出的能量却很难储存。

2017 年,瑞典 Chalmers 理工大学的一个研究团队,开发了一种可以储存太阳能的系统,称为 MOST 系统(分子太阳能热能储存系统,MOlecular Solar Therma)。

▲图片来自:Chalmers

之后他们又与上海交通大学等数所高校的研究人员合作,详细说明了这个系统如何与紧凑型热电发电机结合起来,将太阳能转化为电能。由王志航、吴振华、胡志宇等撰写的相关研究文章已刊登在刊物《Cell Reports Physical Science》上。

分子太阳能热能存储系统是一个基于特殊设计的由碳、氢和氮分子的封闭式能源系统,当被阳光照射时,它们的形状会变成一种富含能量的异构体:一种由相同原子组成的分子,但以不同的方式排列在一起。

▲图片来自:Chalmers

通过这样方式,就可以将异构体以液体形式储存,供以后需要时使用,例如在晚上或冬天太阳无法照射时。这个可将太阳能作为化学能存储的系统,研究人员现在已经改进到可以将能量存储长达 18 年。

若要使用储存的能量,需要一种特殊设计的催化剂,将节省的能量以热量的形式释放出来,同时将分子恢复到原来的形状。这样它就可以在加热系统中重复使用,结合微米级的热电发电机,就能在接收不到太阳辐射时使用太阳能。

▲图片来自:Cell Reports Physical Science

研究团队也进行了相关的实验:在瑞典的研究人员将他们专门设计的装载太阳能的分子发送给上海交通大学的同事。在那里,能量被释放,并使用他们在那里开发的发电机转化为电能。

也就是说,瑞典的阳光在中国转化为电能。

▲图片来自:Chalmers

由此可见,使用这个液态系统储存太阳能不仅可行,且有广阔前景。研究员之一的王志航表示:发电机是一种超薄芯片,可以将该系统集成到智能手表和耳机等电子产品中。

▲图片来自:Chalmers

不过,目前研究人员只实现了利用「液态太阳能」存储解决方案产生少量电力,距离在生活中的实际应用,还有很长的路要走。也就是说还需要大量的研究和开发,比如,这个系统还需要简化。

▲图片来自:Chalmers

虽然这个研究还有需要改进,但它证明了这种方式的可行性。也说明了,也许未来我们能从太阳那里接收更多的「馈赠」。

 

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