美研究人员开发碳纳米管材料用于太阳能储热

麻省理工学院研究人员近日在《Nano Letters》上发表文章[1]指出，他们发现了碳纳米管材料在太阳能存储方面的创新应用，能够快速、大量存储和释放太阳热能。该项工作由该校材料科学与工程系电力工程副教授Jeffrey Grossman领导，其研究团队曾在去年精确揭示了二钌富瓦烯（fulvalene diruthenium）分子存储和释放热能过程的工作原理。但由于钌存在着稀缺性和成本高等问题，研究人员开始寻找其他拥有相同结构、能表现出同样行为的候选材料，成果现今揭晓——偶氮苯功能化碳纳米管。研究人员表示，该研究概念同时可用于其他许多新的材料，他们将探索更多可用材料以扩大应用范围。

研究人员指出，这一材料不仅较之前含钌的材料更加低廉，而且在固定空间内储能能量密度要高出1万倍，已可与锂离子电池相媲美。控制太阳热能存储的关键是材料分子能够采取的在两个稳定态之间的能量势垒，关系到长期稳定性。能量势垒太高，分子将很容易返回未储热状态，不能长时间储能；势垒太低又不容易在需要时释放能量。研究人员开发的碳纳米管材料针对此问题进行了优化，通过将能量收集和储存步骤合二为一简化了过程。研究人员同时坦承，这一应用存在的限制之一是仅用于供热应用，如需发电则需要增加转化步骤，利用热电设备或产生蒸汽驱动发电机。