自20世紀70年代以來，化學家們一直在研究如何將太陽能儲存在暴露在光下會改變狀態的分子中。光敏分子是理想的太陽能燃料。這種燃料應該是可運輸的、便宜的和可充電的。令人遺憾的是，科學家們多年來沒有取得多大進展。
麻省理工學院的研究人員Alexie Kolpak和Jeffrey Grossman發現了一種新型的太陽熱燃燒偶氮苯。它經濟、可充電、加熱穩定，并且比鋰電池具有更高的能量密度。他們的設計結合了有機光伏分子偶氮苯和碳納米管。
在了解設計細節之前，我們先快速了解光伏分子儲存太陽能的原理。當光伏分子吸收陽光時，它會將其結構從一般狀態改變為更高能量狀態。較高能量的狀態是亞穩的，電壓、熱和光等許多因素都會導致它改變并恢復到原始狀態。以這種方式，高能量狀態和一般能量狀態之間的能量差被釋放。一些可用的光伏分子可以經歷幾輪能量充電和放電。
制造太陽能熱燃料的困難在于尋找具有高能量差和大活化能的材料。這兩個元素通常是不相容的。如果你有很高的能量差，那么較高的能量狀態將非常不穩定。不穩定性意味著燃料的活化能很小，并且很容易釋放儲存的能量。
Kolpak和Grossman在觀察偶氮苯/碳納米管結構的計算機模型時，成功地找到了能量差和活化能之間的直接平衡。他們的計算表明，在碳納米管上放置偶氮苯可以穩定分子的兩種狀態。同時，它還具有非常高的能量差。在穩定高能量狀態之后，較高的活化能也延長了材料的壽命。
從儲能的角度來看，偶氮苯/碳納米棒結構比鋰電池更好。Kolpak和Grossman計算出偶氮苯/碳納米棒系統的體積能量密度約為690瓦時/升。鋰電池每升只有200到600瓦時。然而，偶氮苯本身的體積能量密度僅為每升90瓦時。
Kolpak和Grossman的偶氮苯/碳納米棒系統可以用于其他光伏分子，因為首次展示了通過碳納米桿提高儲能性能的方法。這可能是他們研究的最大貢獻。
然而，這項研究也存在潛在的不足。這種不足不僅在于它停止了模型研究，而且還在于沒有實物證據。更重要的是，這種偶氮苯/碳納米棒系統只能釋放熱能。如果你需要用它給電氣設備充電，你必須把熱能轉化為電能。在這個能量轉換的過程中，會再次造成損失。
（編輯/劉文林）自20世紀70年代以來，化學家們一直在研究如何將太陽能儲存在暴露在光下會改變狀態的分子中。光敏分子是理想的太陽能燃料。這種燃料應該是可運輸的、便宜的和可充電的。令人遺憾的是，科學家們多年來沒有取得多大進展。
麻省理工學院的研究人員Alexie Kolpak和Jeffrey Grossman發現了一種新型的太陽熱燃燒偶氮苯。它經濟、可充電、加熱穩定，并且比鋰電池具有更高的能量密度。他們的設計結合了有機光伏分子偶氮苯和碳納米管。
在了解設計細節之前，我們先快速了解光伏分子儲存太陽能的原理。當光伏分子吸收陽光時，它會將其結構從一般狀態改變為更高能量狀態。較高能量的狀態是亞穩的，電壓、熱和光等許多因素都會導致它改變并恢復到原始狀態。以這種方式，高能量狀態和一般能量狀態之間的能量差被釋放。一些可用的光伏分子可以經歷幾輪能量充電和放電。
制造太陽能熱燃料的困難在于尋找具有高能量差和大活化能的材料。這兩個元素通常是不相容的。如果你有很高的能量差，那么較高的能量狀態將非常不穩定。不穩定性意味著燃料的活化能很小，并且很容易釋放儲存的能量。
Kolpak和Grossman在觀察az的計算機模型時，成功地找到了能量差和活化能之間的直接平衡……
烯/碳納米管結構。他們的計算表明，在碳納米管上放置偶氮苯可以穩定分子的兩種狀態。同時，它還具有非常高的能量差。在穩定高能量狀態之后，較高的活化能也延長了材料的壽命。
從儲能的角度來看，偶氮苯/碳納米棒結構比鋰電池更好。Kolpak和Grossman計算出偶氮苯/碳納米棒系統的體積能量密度約為690瓦時/升。鋰電池每升只有200到600瓦時。然而，偶氮苯本身的體積能量密度僅為每升90瓦時。
Kolpak和Grossman的偶氮苯/碳納米棒系統可以用于其他光伏分子，因為首次展示了通過碳納米桿提高儲能性能的方法。這可能是他們研究的最大貢獻。
然而，這項研究也存在潛在的不足。這種不足不僅在于它停止了模型研究，而且還在于沒有實物證據。更重要的是，這種偶氮苯/碳納米棒系統只能釋放熱能。如果你需要用它給電氣設備充電，你必須把熱能轉化為電能。在這個能量轉換的過程中，會再次造成損失。
（編輯/劉文林）
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