科學(xué)家正在設(shè)法繞過圖示的昂貴發(fā)電板，直接儲存太陽熱

　　

　　太陽能清潔、豐富，也令人煩惱：夜間或陰天就不不管用了?？梢园殃柟廪D(zhuǎn)化為電能、再儲存在電池里，但這既復(fù)雜又昂貴。很多時候，實(shí)際上想要的不是電，而是做飯或采暖等勞務(wù)的熱能。

　　

　　換句話說，想要的是“瓶裝”正午太陽的熱，然后按需打開的“辦法”。咋聽起來，幾乎不可能，但有些非常倔強(qiáng)的科學(xué)家已經(jīng)找到了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法，而且相信這項技術(shù)可能帶來“變革”。

　　

　　據(jù)去年底報道，馬薩諸塞大學(xué)的化學(xué)家DhandapaniVenkataraman領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊發(fā)明了一種新型聚合物，在吸收和釋放熱能方面效果“驚人”。這款名為AzoPMA類似塑料的材料，可能是開發(fā)高效“熱電池”的關(guān)鍵。就太陽能技術(shù)而言，能代替蘋果手機(jī)和特斯拉汽車的高性能太陽能電池。
 

　　

　　麻省大學(xué)的約翰•索利姆博士

　　

　　熱電池的基本原理很簡單。能“保持”熱能的任何物質(zhì)都“合格”。例如一個游泳池，在陽光明媚的八月午后會變熱，就是個原始的熱電池。

　　

　　熱的海綿

　　

　　AzoPMA的“杰出”表現(xiàn)是能儲存多少熱能。它每盎司（28.35克）保持的熱能是水的200倍。秘密，就在于它的分子“緊系”著兩種形狀或者結(jié)構(gòu)。

　　

　　AzoPMA暴露在陽光下，它的分子會“呈”高能“態(tài)”。受到另外的觸發(fā)稍微加熱或被激活，這種分子就回到低能“態(tài)”，儲存的熱量就會“噴涌”出來。

　　

　　麻省理工學(xué)院的研究人員也研制出一種化學(xué)熱“電池”，能按需釋放能量

　　

　　與此同時，麻省理工學(xué)院（MIT）的材料科學(xué)家杰弗里•格羅斯曼（JeffreyGrossman）博士在另一類型的儲熱方面取得了令人矚目的進(jìn)展。格羅斯曼創(chuàng)造的一種脂肪化合物加熱會融化，但與直覺相反，冷卻時卻不會凝固。除非用藍(lán)色LED激活，否則會一直處于融化狀態(tài)。只在凝固時，才釋放它“鎖定”的熱能。
 

　　

　　MIT的杰弗里•格羅斯曼博士

　　

　　格羅斯曼說，“我們創(chuàng)造的材料能以全新方式儲存熱能”。

　　

　　能用瓶裝的陽光做什么？

　　

　　或許會在發(fā)展中國家，太陽熱電池會找到它們最早的用途。

　　

　　印度工業(yè)企業(yè)塔塔集團(tuán)公司（Tata）正在出資開發(fā)太陽熱烘爐，用以取代廣大農(nóng)村燃燒木頭、柴枝或牛糞的爐灶。它冒出的煙塵嚴(yán)重危害健康。兩升電池材料保持的熱能，足夠每天無排放地烹飪一小時。

　　

　　約翰•索利姆博士說，“也可想象在徒步旅行時給這種分子充熱，然后排熱烹飪晚餐”。在MIT的一位同事按同樣的道理，使儲熱電池與紡織纖維相結(jié)合，也可在白天徒步旅行時用上衣和襪子收集熱能，之后用來熱飯。

　　

　　熱電池也可以捆綁成大型儲熱裝置，供整個家庭采暖，或者以薄膜的形式鋪在道路、屋頂和汽車擋風(fēng)玻璃上，冬季風(fēng)暴后能動迅速融雪，不用任何電力。德國寶馬汽車公司一直在與格羅斯曼的團(tuán)隊探討最后一概念。

　　

　　儲熱技術(shù)一旦變得切實(shí)可行，也許在10年之內(nèi)——格羅斯曼期待許多另外的新用途。他說，“今天的熱電池就是一個世紀(jì)前的電池”，“有令人振奮的用途，我們剛剛開始理解。”

　　

　　附：原文

　　

　　MACH

　　

　　'Battery'thatbottlessunshinecouldbringanewsolarrevolution

　　

　　byCoreyS.Powell

　　

　　Jan.14.2018

　　

　　Aplastic-likematerialmaydoforsolarpowerwhathigh-performanceelectricalbatterieshavedoneforiPhonesandTeslacars.

　　

　　Solarenergyisclean,abundant,andirritatinglyinconvenient:Itdoesn’tworkatnightoroncloudydays.Youcanconvertsunshineintoelectricityandstoreitinabattery,butthat’scomplicatedandexpensive.Andmuchofthetime,whatyoureallywantisn’telectricitybutheatfortaskslikecookingorwarminghomes.

　　

　　Whatyouwant,inotherwords,isawaytobottletheheatofthenoondaysunandthenuncorkitondemand.Thatsoundsalmostimpossible,butsomeverydeterminedscientistshavefoundawaytomakeithappen—andthey'reconvincedthetechnologycouldbetransformative.

　　

　　AteamledbyDr.DhandapaniVenkataraman,achemistattheUniversityofMassachusetts,reportedlastmonthonanewpolymerthatisstunninglyeffectiveatabsorbingandreleasingheat.DubbedAzoPMA,theplastic-likematerialcouldbethekeytothedevelopmentofahigh-efficiency“thermalbattery”thatcoulddoforsolartechwhathigh-performanceelectricalbatterieshavedoneforiPhonesandTeslacars.

　　

　　Theunderlyingprincipleofathermalbatteryissimple.Anymaterialthatholdsheatqualifies.AswimmingpoolthatwarmsuponasunnyAugustafternoonisaprimitivethermalbattery,forinstance.

　　

　　THERMALSPONGES

　　

　　WhatdistinguishesAzoPMAishowmuchheatitcanstore.Ounceforounce,itholdsarecord-setting200timesasmuchthermalenergyaswater.Thesecret?Itsmoleculestogglebetweentwoshapes,orconformations.

　　

　　WhenAzoPMAisexposedtosunlight,itsmoleculesadopttheirhigh-energyform.Then,whenslightlywarmedoractivatedbyanothertrigger,themoleculesreverttotheirlow-energyformandthestoredheatcomesgushingout.

　　

　　Meanwhile,Dr.JeffreyGrossman,amaterialsscientistatMIT,ismakingimpressiveprogresswithanothertypeofthermalstorage.Grossmanhasdafattycompoundthatmeltswhenheatedbut,erintuitively,doesn’tfreezewhenitcools.ItstaysmelteduntilactivatedwithablueLED.Onlythendoesitsolidify,releasingitslocked-upheat.

　　

　　“We’recreatingmaterialsthatstorethermalenergyincompletelynewways,”Grossmansays.

　　

　　WHATTODOWITHBOTTLEDSUNSHINE

　　

　　Solarthermalbatteriesmayfindtheirfirstapplicationsinthedevelopingworld.

　　

　　Tata,theIndianindustrialconglomerate,isfundingthedevelopmentofsolar-thermalovensthatcouldreplacetheubiquitousruralstovesthatburnwood,brush,ordung.Fumesfromthosestovesareamajorhealthhazard.Acoupleoflitersofbatterymaterialwouldholdenoughheatforanhour’sworthofemission-freecookingeachday.

　　

　　“Orimaginewhengocamping,you’dbegingthemoleculeswhileyouarehiking,thenyou’ddisgethemtocookyourdinner,”Venkataramansays.Alongthesamelines,acolleagueatMITisincorporatingthermal-storagebatteriesintotextilefibers,soyourhikingjacketandsocksmightcollectwarmthduringthedayandthenreleaseitoncommandatnight,afteryou’vefinishedyoursolar-heatedmeal.

　　

　　Thermalbatteriescouldalsobebundledupintobigstorageunitstoheatentirehomes,orspreadoutasthinfilmsonroadways,rooftops,andcarwindshields,wheretheycouldrapidlymeltawaysnowafterwinterstorms—withoutanyelectricity.BMWhasbeenexploringthatlastideawithGrossman’steam.

　　

　　Onceheat-storagetechbecomespractical—perhapsinaslittleasadecade—Grossmanexpectsmanyothernewusestoopenup.“Thermalbatteriestodayarewhereelectricalbatterieswe