國(guó)際能源署 (IEA) 指出，全球最終能源消耗中約有 50% 用于供暖。然而，與化石能源相比，太陽(yáng)能在該領(lǐng)域的利用率仍然相對(duì)較低。限制太陽(yáng)能廣泛使用的一個(gè)固有問(wèn)題是其直接可用性的間歇性。

一種有希望的解決方案是分子太陽(yáng)能儲(chǔ)存系統(tǒng)。傳統(tǒng)的熱能儲(chǔ)存策略將能量?jī)?chǔ)存在短時(shí)間內(nèi)，例如以熱水的形式。相比之下，分子太陽(yáng)能儲(chǔ)存系統(tǒng)以化學(xué)鍵的形式儲(chǔ)存太陽(yáng)能，使其可以保存數(shù)周甚至數(shù)月。

這些特殊的分子(或光開(kāi)關(guān))吸收太陽(yáng)能，然后根據(jù)需要將其釋放為熱量。然而，目前光開(kāi)關(guān)面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是能量存儲(chǔ)能力和太陽(yáng)光吸收效率之間的權(quán)衡，這限制了整體性能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，約翰內(nèi)斯古騰堡美因茨大學(xué) (JGU) 和錫根大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)合作研究中提出了一種新方法。

該研究結(jié)果已發(fā)表在《應(yīng)用化學(xué)國(guó)際版》上。

分離太陽(yáng)能的吸收和儲(chǔ)存過(guò)程

這種新型光開(kāi)關(guān)最初是由錫根大學(xué) Heiko Ihmels 教授的研究小組發(fā)明的，它表現(xiàn)出與傳統(tǒng)鋰離子電池相當(dāng)?shù)淖吭絻?chǔ)能潛力。然而，它們的功能最初僅限于通過(guò)紫外線激活，而紫外線僅占太陽(yáng)光譜的一小部分。

美因茨和錫根的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在引入了一種間接光收集方法，與光收集復(fù)合物在光合作用中的作用類(lèi)似。這種方法結(jié)合了第二種化合物，即所謂的敏化劑，它表現(xiàn)出優(yōu)異的可見(jiàn)光吸收特性。

詹姆斯·古爾頓大學(xué)化學(xué)系的 Christoph Kerzig 教授解釋說(shuō)：“在這種方法中，敏化劑吸收光，隨后將能量傳輸?shù)焦忾_(kāi)關(guān)，而光開(kāi)關(guān)在這些條件下無(wú)法直接被激發(fā)。”

這一新策略將太陽(yáng)能存儲(chǔ)效率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，代表著能源轉(zhuǎn)換研究界向前邁出了一大步。這些系統(tǒng)的潛在應(yīng)用范圍從家庭供暖解決方案到大規(guī)模能源存儲(chǔ)，為可持續(xù)能源管理提供了一條有希望的道路。