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新興跨季儲能材料可有效儲存太陽熱能四個月
最近英國科學團隊研發一種新型儲熱晶體材料﹐不僅可以在室溫環境下儲存四個月以上的太陽熱能﹐還能依照需求釋放熱能﹐有鑑於這款材料能長時間儲熱﹐團隊認為它會是將來冬季禦寒大作戰的潛在幫手。
英國蘭卡斯特大學研發的材料主要是基於多孔材料界新秀﹕金屬有機框架材料(metal-organic framework﹐MOF)﹐它是由無機金屬與有機配位體自組裝形成的碳基3D架構﹐具多孔性質與高比表面積﹐可以吸收大量的氣體﹑又或是結合其他小分子製成複合材料﹐因此不同的組成材料更會有不同的物理或化學性質。
其中團隊著手研究的MOF材料裡面就塞滿滿的偶氮苯(azobenzene)﹐團隊指出﹐偶氮苯化合物具有優異的捕獲光性能﹐可以當作MOF的「分子機器(molecular machine)」﹐也就是開關﹐當接收到光與熱等外部刺激的時候﹐就可以改變形狀。
透過實驗﹐若材料暴露在紫外線燈下﹐MOF其中的偶氮苯會讓材料內部變成應變結構(strained configuration)﹐這有點類似彈簧的彈性位能﹑也是透過形變來儲存能量﹐團隊指出﹐縮小的MOF孔也能捕獲偶氮苯分子﹐能長時間儲存熱能﹐若要進行「開關」動作﹐也只要施加外部熱能即可。
蘭開斯特大學材料化學高級講師兼計畫主持人John Griffin表示﹐它有點類似相變材料﹐可以當作電熱水袋暖手用﹐差別在於不用充電﹑只要照光即可獲得能量﹐因此無論是在儲熱還是釋放熱能時﹐都不會有能量損失﹐盼未來隨著進一步研究﹐可以製造儲存其他能量的材料。
進一步測試顯示﹐該材料能夠存儲至少四個月的能量﹐遠比其他光敏材料的幾小時﹑幾天還要更久﹐能應用在跨季儲熱技術﹐除此之外﹐由於MOF材料並非液體燃料﹐穩定性更高且能再開發成塗層或是獨立設備﹐應用範圍也更廣了些。
團隊認為該材料能應用在偏鄉或遠離電網的加熱系統﹐又或是變成住家與辦公室的環保供暖選項﹐至於要如何加熱﹐可以試試塗在建築外牆﹑汽車擋風玻璃等﹐變成另一種居家旅行必備良伴。
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