據(jù)美國《連線》雜志7月19日報道，日前美國研究人員開發(fā)出一種新材料,，能夠按需儲存和釋放熱能,。以這種材料制成的儲熱設備不但能量存儲密度大,，還具有成本低、運輸方便,、儲能時間長的特點,，有望開創(chuàng)一種捕獲和存儲太陽能的全新方式,。相關論文發(fā)表在《納米快報》雜志上,。


　　自20世紀70年代以來，科學家們就在尋找一種能以化學形式儲存太陽能而非將其轉(zhuǎn)化為電能的材料,。但相關研究直到近年才取得了一些進展：2010年,，美國麻省理工學院的杰弗里·格羅斯曼揭示了二釕富瓦烯的獨特性質(zhì)，并提出了液態(tài)儲熱材料設想,。

　　二釕富瓦烯分子在被陽光照射時,，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變并將能量存儲起來，形成一種亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu),。當需要時,，這些熱量又能在特定催化劑的作用下被釋放出來，同時其分子也會恢復為放熱前的形態(tài),。這一過程可以不斷重復,。通過這種方法可在甲地存儲熱量，乙地釋放熱量,；也可以用產(chǎn)生的熱量驅(qū)動蒸汽發(fā)電機發(fā)電,。

　　但這種材料的缺點在于,，所含的釕元素稀有且昂貴,，且由其制成的儲熱設備在能量密度上還不及傳統(tǒng)鋰離子電池。這使這項技術(shù)一直無法獲得大規(guī)模應用,。

　　日前,，格羅斯曼和他的同事艾拉克斯·庫帕克借助碳納米管對這一技術(shù)進行了完善，制造出了一種可取代二釕富瓦烯的新材料,。這種材料由偶氮苯和碳納米管組成,，除了具備二釕富瓦烯的優(yōu)點外，還有價格低廉,、熱穩(wěn)定性好的特點,，在能量密度上更是超過了鋰離子電池。

　　研究人員將偶氮苯分子“捆綁”在碳納米管上,，形成一種碳納米管化合物,，實驗顯示該材料的能量差（基能態(tài)到高能態(tài)之間的差值）和活化能（分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量）都較為理想。實驗顯示,，新材料在能量密度上可達690瓦小時/升,，超過了傳統(tǒng)鋰離子電池（200—600瓦小時/升）,，相對于僅采用偶氮苯的能量密度（90瓦小時/升），也獲得了極大的提升,。

　　格羅斯曼說：“這種材料非常有效,，便宜卻仍具有較高的能量密度，其優(yōu)勢在于將能量捕獲和存儲集成到了一個步驟當中,，用一種材料就能同時完成轉(zhuǎn)化和存儲兩項任務,。其缺點是只能提供熱能而非電能，但這可以通過熱電裝置或蒸汽發(fā)電機來彌補,�,！�

　　北卡羅來納大學化學系助理教授金井洋介說，通過化學鍵來實現(xiàn)太陽能可逆存儲近年來廣受關注,。新研究的創(chuàng)新之處在于,，它創(chuàng)建了可以用碳納米管來制造這種材料的納米模板，這為今后采用其他材料進行類似的研究鋪平了道路,。