微信客服
微信公眾號
太陽能技術一直以來都是聚焦在光轉換為電力，但舉例來說，如果你原本是在汽車上使用太陽能轉電力電池來支援擋風玻璃除霜，卻把中間那個“電池”拿掉，直接把太陽光電儲存在擋風玻璃內的透明聚合物薄膜，稍后再直接釋出光能(熱)來除霜，會不會更有效率？
以上的概念是美國麻省理工學院(MIT)教授Jeffrey Grossman、博士后研究員David Zhitomirsky、博士候選人Eugene Cho所提出，他們正在開發一種太陽能集熱燃料聚合物(solar thermal fuel polymer)，也就是一種能夾在兩層汽車擋風玻璃(目前的汽車擋風玻璃基于安全性都有兩層，以防爆裂)中間的透明薄膜，能透過改變其分子結構(一種經過設計的、對光線的反應)來儲存太陽能，然后根據需求透過恢復正常的化學結構而將熱能釋放出來。
Zhitomirsky在接受EE Times美國版編輯專訪時表示：“這種聚合物材料能設計成擁有許多不同的特性，但目前的版本是可以吸收紫外線(UV)光子，將其改變成高能量型態，然后在它變回低能量型態時會釋出聲子(phonons)──也就是會振動──而持續加熱周遭。”
太陽能集熱燃料聚合物分成三層，每層厚度約4~5微米，彼此交叉連結，能制作出厚度可調的薄膜 (來源：MIT)
當然，這種太陽能轉換成固態燃料技術的應用還有很多，例如在記憶體中能使用雷射來改變其分子形狀由0變成1然后反覆；不過德國車廠BMW特別對MIT這項研究案提供贊助，主要目標就是因為目前電動車(EV)的擋風玻璃除霜功能消耗了許多電源，甚至有時候會讓EV行駛距離減少30%。如果能藉由釋放儲存在擋風玻璃內的熱能來達成消融冰雪的目的，將可大幅節省EV電池的能量。
MIT的研究團隊主要鎖定在BMW想要的應用，不過也試圖將該聚合物推至其他應用領域，例如可以織進滑雪裝等衣物中，使其能藉由吸收太陽光來“充電”，然后在需要時釋放出熱；Zhitomirsky表示：“穿上這種保暖衣，你甚至可以因此節省家里的暖氣費。”
太陽能集熱燃料聚合物原理示意圖(來源：MIT)
無論是哪一種應用，能免除太陽能轉電力→儲存到電池→加熱線圈的循環，將可大幅提升整個程序的效益(當然這是在儲存太陽能只是為了接下來加熱某個物體的情況下)；太陽能集熱燃料聚合物的低能量與高能量分子結構都是穩定的，除非在觸發機制下才會改變(例如透過以電力、雷射脈沖或加熱線圈…等)。
太陽能集熱燃料有許多種不同的配方，能使其符合達到高能量狀態并穩定之后、結構又能透過觸發轉回低能量狀態并釋出加熱聲子的程序；大多數的太陽能集熱燃料，都是能在同一種材料中吸收光子、發射聲子。MIT的團隊稍早之前也曾開發出一種有同樣特性的液體材料，而目前的成果是第一個能輕易大面積制作的固態聚合物薄膜；一開始團隊成員是做成塊狀，但經過多次實驗后，發現薄膜狀的應用會最廣。
在實驗中，團隊使用了泥漿狀態的奈米碳管，能固定在偶氮苯(azobenzene)聚合物上；該種聚合物很容易制造，而且其化學結構能儲存大量的光子，然后依據需求釋放出能發熱的聲子。研究人員也調整了偶氮苯的化學配方，使其能被制作成多層薄膜，每層都能儲存光子并經過觸發同步以聲子的形式釋出能量。
太陽能集熱燃料聚合物的制作程序 (來源：MIT)
目前偶氮苯薄膜的一個缺點是會略為發黃，不過研究人員有信心把它變成完全透明的；研究團隊也正在想辦法提升其發熱溫度。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： BMW Funds Battery-less Solar Storage，by R. Colin Johnson)
以上的概念是美國麻省理工學院(MIT)教授Jeffrey Grossman、博士后研究員David Zhitomirsky、博士候選人Eugene Cho所提出，他們正在開發一種太陽能集熱燃料聚合物(solar thermal fuel polymer)，也就是一種能夾在兩層汽車擋風玻璃(目前的汽車擋風玻璃基于安全性都有兩層，以防爆裂)中間的透明薄膜，能透過改變其分子結構(一種經過設計的、對光線的反應)來儲存太陽能，然后根據需求透過恢復正常的化學結構而將熱能釋放出來。
Zhitomirsky在接受EE Times美國版編輯專訪時表示：“這種聚合物材料能設計成擁有許多不同的特性，但目前的版本是可以吸收紫外線(UV)光子，將其改變成高能量型態，然后在它變回低能量型態時會釋出聲子(phonons)──也就是會振動──而持續加熱周遭。”
太陽能集熱燃料聚合物分成三層，每層厚度約4~5微米，彼此交叉連結，能制作出厚度可調的薄膜 (來源：MIT)
當然，這種太陽能轉換成固態燃料技術的應用還有很多，例如在記憶體中能使用雷射來改變其分子形狀由0變成1然后反覆；不過德國車廠BMW特別對MIT這項研究案提供贊助，主要目標就是因為目前電動車(EV)的擋風玻璃除霜功能消耗了許多電源，甚至有時候會讓EV行駛距離減少30%。如果能藉由釋放儲存在擋風玻璃內的熱能來達成消融冰雪的目的，將可大幅節省EV電池的能量。
MIT的研究團隊主要鎖定在BMW想要的應用，不過也試圖將該聚合物推至其他應用領域，例如可以織進滑雪裝等衣物中，使其能藉由吸收太陽光來“充電”，然后在需要時釋放出熱；Zhitomirsky表示：“穿上這種保暖衣，你甚至可以因此節省家里的暖氣費。”
太陽能集熱燃料聚合物原理示意圖(來源：MIT)
無論是哪一種應用，能免除太陽能轉電力→儲存到電池→加熱線圈的循環，將可大幅提升整個程序的效益(當然這是在儲存太陽能只是為了接下來加熱某個物體的情況下)；太陽能集熱燃料聚合物的低能量與高能量分子結構都是穩定的，除非在觸發機制下才會改變(例如透過以電力、雷射脈沖或加熱線圈…等)。
太陽能集熱燃料有許多種不同的配方，能使其符合達到高能量狀態并穩定之后、結構又能透過觸發轉回低能量狀態并釋出加熱聲子的程序；大多數的太陽能集熱燃料，都是能在同一種材料中吸收光子、發射聲子。MIT的團隊稍早之前也曾開發出一種有同樣特性的液體材料，而目前的成果是第一個能輕易大面積制作的固態聚合物薄膜；一開始團隊成員是做成塊狀，但經過多次實驗后，發現薄膜狀的應用會最廣。
在實驗中，團隊使用了泥漿狀態的奈米碳管，能固定在偶氮苯(azobenzene)聚合物上；該種聚合物很容易制造，而且其化學結構能儲存大量的光子，然后依據需求釋放出能發熱的聲子。研究人員也調整了偶氮苯的化學配方，使其能被制作成多層薄膜，每層都能儲存光子并經過觸發同步以聲子的形式釋出能量。
太陽能集熱燃料聚合物的制作程序 (來源：MIT)
目前偶氮苯薄膜的一個缺點是會略為發黃，不過研究人員有信心把它變成完全透明的；研究團隊也正在想辦法提升其發熱溫度。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： BMW Funds Battery-less Solar Storage，by R. Colin Johnson)
0 條