中国工业电器网 2016-09-28 我要投稿>
我国分子级光热能技术获突破

日前,由天津大学封伟教授带领的科研团队设计出国际首个光敏分子/纳米模板复合结构,并制备了全新的单枝/双枝偶氮苯分子共价接枝石墨烯杂化材料,突破了分子级光热能存储与可控释放的难题,为未来太阳能的高能、长效存储与转化提供了重要的材料基础和设计方向。相关研究成果在线发表于材料化学领域顶级期刊《材料化学杂志》上。

  传统的太阳能利用主要集中在光电和光热领域,能源循环方式一般为光能转换为电能,再转换为热能,普遍存在能源损耗大,获取成本高,存储与转化困难等问题。光热直接转换与存储技术是颠覆传统能源利用方式,提供清洁稳定能源的一种新技术,其中分子级化学储热材料是科学家们研究的热点和难点。

  封伟团队制备的偶氮苯/石墨烯杂化材料是一种全新的、可直接进行“光能存储——热能释放”的分子级化学储热材料。研究团队在光敏分子的邻位和对位取代基设计的基础上,将光敏分子偶氮苯共价接枝在石墨烯(纳米碳材料)表面,通过提高偶氮苯的接枝密度和改变空间分子构型,使偶氮苯在石墨烯表面形成多个分子间氢键作用,用氢键实现了对分子储能密度和稳定性的调控。实验结果表明,偶氮苯/石墨烯杂化材料的储热密度达到138Wh/kg,是现有该类材料储热密度的2~3倍,为国际报道的最高值,并可与现有的商业化软包锂离子电池媲美(90-100Wh/kg)。该材料具有突出的光储热循环特性和光可控释放特性,能实现50次的光储热循环,相当于可连续使用4.5年。

  目前研究团队正在进一步优化并构建分子级光储热器件。“未来可为航空航天、汽车、自适应保温服等需要热能与温控的系统提供热能输出,提高能源供给效率。”封伟表示。

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