分子液体如何无电池储存太阳能并释放热能

发布时间:2026-03-29 09:14  点击:1次

来自美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的研究团队取得突破性进展,成功开发出一种无需电池或传统电线即可储存太阳能的创新技术。该团队设计了一种名为“二氢吡咯”(Peridone,音译)的特定化学分子,能够吸收太阳光并将其能量储存在分子结构内部。当需要能量时,通过光催化剂触发,分子结构发生可逆变化,将储存的能量以热能形式释放,整个过程类似于一个被压缩后能随时释放的“分子弹簧”。

这一技术路线与传统光伏系统存在本质区别。传统太阳能板先将光能转化为电能,再存入电池组,而新系统直接将光能转化为化学势能,以热能形式储存在液态分子中。这种“光 - 热”直接转换路径省去了电能转换环节,大幅降低了系统复杂度,特别适用于工业加热和区域供暖等直接热需求场景,显著减少了对昂贵电池和复杂电网基础设施的依赖。

该技术属于分子太阳能热储能(MOST)领域。尽管利用分子结构储存太阳能的概念早已存在,但长期受限于能量转换效率低和分子稳定性差两大瓶颈。此次研究通过模拟DNA结构和光致变色材料特性,成功解决了上述难题。核心分子具备优异的可逆性,能够在数百次甚至数千次的吸热与放热循环中保持性能不衰减,且计算机模拟优化进一步提升了其在长时间储存中的稳定性。

实验数据显示,该液态分子的能量密度超过每千克1.6兆焦耳,这一数值已高于传统锂离子电池的储能密度。在实地测试中,该系统成功实现了将水煮沸,证明了其在高能耗工业应用中的可行性。由于载体为液体,该技术可灵活集成到现有的管道系统中,白天通过集热装置吸收太阳能并转化为分子势能,夜间或需要时通过循环系统释放热能,实现全天候能源供应。

中东及北非地区拥有丰富的太阳能资源,但长期面临储能成本高、电网调节能力弱的挑战。此类无需电池的分子热储能技术,若能结合当地高温气候特点进行本土化应用,有望大幅降低工业和民用供暖成本,推动区域能源结构向更清洁、更灵活的方向转型。对于中国新能源企业而言,这一技术路线提示了从“电储能”向“热储能”拓展的巨大潜力,特别是在中东、北非等光照充足且工业热需求旺盛的市场,液态分子储能系统可能成为极具竞争力的差异化解决方案,值得在材料研发与系统集成领域提前布局。

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