中國儲能網訊：西班牙《非常有趣》雜志5月21日文章，原題：把陽光裝進瓶子里：科學家發(fā)明“液態(tài)太陽能電池”，存光數年后還能燒開一壺水我們想象這樣一個場景：在西班牙炎熱的夏天，你把燦爛的陽光“裝進”一個瓶子里。幾個月后，到了陰冷的冬天，再打開這個瓶子，里面儲存的太陽能被釋放出來，直接把一壺水燒開。這聽起來像科幻小說里的設定，但如今，科學家正在讓它逐漸變成現實。近日，來自美國加利福尼亞大學圣塔芭芭拉分校的研究團隊在美國《科學》期刊上發(fā)表了一項突破性成果：他們研發(fā)出一種特殊的液體，能夠將太陽能“鎖”進分子結構中，保存數年之久，并在需要的時候釋放出來，產生足以燒開水的熱量。這項技術或許會改變我們對“儲能”的理解。
提到太陽能，人們首先想到的是屋頂上的光伏板。如今，人類已經能夠高效地把陽光轉化為電能，但有一個問題始終沒有徹底解決：太陽下山以后怎么辦？白天陽光充足時，光伏板源源不斷地產生電力；到了夜晚或者陰天，發(fā)電量驟降，而人們依然需要照明、供暖和各種電器。因此，儲能成為新能源發(fā)展的關鍵。
目前最主流的方案是鋰離子電池。無論是新能源汽車還是家庭儲能設備，大多依賴這種技術。然而鋰電池也存在明顯缺點，例如原材料開采成本高；長時間使用后性能衰減；大規(guī)模儲能價格昂貴；不適合儲存幾個月甚至幾年的能量。換句話說，我們已經學會“收集陽光”，卻沒掌握“長期保存陽光”的技術。
于是科學家開始思考一個大膽的問題：如果不儲存電，而是直接儲存太陽光本身的能量，會怎么樣？新技術的核心思路非常巧妙。大家小時候可能玩過彈簧。當你壓縮彈簧時，實際上是在往里面儲存能量。只要保持壓縮狀態(tài)，這些能量就一直存在；一旦松開，彈簧就會釋放能量。科學家設計的這種特殊分子，就像一個微觀世界里的彈簧。當太陽光照射到充滿嘧啶酮分子的液體時，分子會吸收光子的能量，并發(fā)生結構變化。這個過程被稱為“光異構化”。原本穩(wěn)定的分子結構會變成一種新的形態(tài)，而太陽能就被“鎖定”在新的化學鍵結構之中。神奇的是，這種狀態(tài)極其穩(wěn)定。很多類似材料只能維持幾分鐘或幾小時，而這次研究中的分子能夠保持這種高能狀態(tài)數年之久。就像一個被壓縮后卻不會自動彈開的彈簧。因此，陽光實際上被儲存在了分子內部。
儲存只是第一步。更重要的是如何把能量取出來。研究人員采用了一種類似“開關”的結構。當需要使用能量時，只需讓液體經過一種含鈷催化劑的反應裝置。催化劑會觸發(fā)分子恢復到原來的狀態(tài)。就像松開被壓縮的彈簧一樣。而在恢復過程中，之前儲存在化學鍵中的能量會迅速釋放出來，轉化為熱量。實驗中，研究人員觀察到溫度瞬間上升超過100攝氏度。最高可達到比環(huán)境溫度高約110攝氏度的水平。這個數字意味著這種液體釋放的熱量已經足以把水燒開。對于儲熱技術來說，這是一個重要的里程碑。因為許多實驗室技術只能讓溫度升高十幾度或幾十度，而燒開水意味著它已跨過實際應用的門檻。
這項研究還有一個有趣的細節(jié)?？茖W家在設計分子時，借鑒了DNA堿基的結構特點。DNA中的堿基經過數十億年的進化，具有極強的穩(wěn)定性和可逆性。它們能夠長期存在，同時還能參與復雜的化學反應。研究人員受到啟發(fā)，設計出一種基于嘧啶酮的分子結構。這種結構既能吸收太陽能，又能反復切換狀態(tài)而不容易損壞。換句話說，大自然可能早已為人類提供了答案。很多前沿科技的發(fā)展，都不是在模仿機器，而是在向生命學習。
過去幾十年，人類一直在研究如何把更多電子“塞”進電池里。而這項新技術提供了另一種思路：也許未來儲能不一定依賴電子，我們可以直接把陽光儲存在分子里，像儲存糧食一樣儲存能量。
今天，它只是實驗室里的一瓶特殊液體。明天，它或許會成為連接夏天與冬天的橋梁。當人類真正學會把陽光裝進瓶子，能源變革的故事可能才剛剛開始。（作者塞薩爾·諾拉格達，羅潤譯）
