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太陽能技術(shù)一直以來都是聚焦在光轉(zhuǎn)換為電力，但舉例來說，如果你原本是在汽車上使用太陽能轉(zhuǎn)電力電池來支援擋風(fēng)玻璃除霜，卻把中間那個“電池”拿掉，直接把太陽光電儲存在擋風(fēng)玻璃內(nèi)的透明聚合物薄膜，稍后再直接釋出光能(熱)來除霜，會不會更有效率？
以上的概念是美國麻省理工學(xué)院(MIT)教授Jeffrey Grossman、博士后研究員David Zhitomirsky、博士候選人Eugene Cho所提出，他們正在開發(fā)一種太陽能集熱燃料聚合物(solar thermal fuel polymer)，也就是一種能夾在兩層汽車擋風(fēng)玻璃(目前的汽車擋風(fēng)玻璃基于安全性都有兩層，以防爆裂)中間的透明薄膜，能透過改變其分子結(jié)構(gòu)(一種經(jīng)過設(shè)計的、對光線的反應(yīng))來儲存太陽能，然后根據(jù)需求透過恢復(fù)正常的化學(xué)結(jié)構(gòu)而將熱能釋放出來。
Zhitomirsky在接受EE Times美國版編輯專訪時表示：“這種聚合物材料能設(shè)計成擁有許多不同的特性，但目前的版本是可以吸收紫外線(UV)光子，將其改變成高能量型態(tài)，然后在它變回低能量型態(tài)時會釋出聲子(phonons)──也就是會振動──而持續(xù)加熱周遭。”
太陽能集熱燃料聚合物分成三層，每層厚度約4~5微米，彼此交叉連結(jié)，能制作出厚度可調(diào)的薄膜 (來源：MIT)
當(dāng)然，這種太陽能轉(zhuǎn)換成固態(tài)燃料技術(shù)的應(yīng)用還有很多，例如在記憶體中能使用雷射來改變其分子形狀由0變成1然后反覆；不過德國車廠BMW特別對MIT這項研究案提供贊助，主要目標就是因為目前電動車(EV)的擋風(fēng)玻璃除霜功能消耗了許多電源，甚至有時候會讓EV行駛距離減少30%。如果能藉由釋放儲存在擋風(fēng)玻璃內(nèi)的熱能來達成消融冰雪的目的，將可大幅節(jié)省EV電池的能量。
MIT的研究團隊主要鎖定在BMW想要的應(yīng)用，不過也試圖將該聚合物推至其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如可以織進滑雪裝等衣物中，使其能藉由吸收太陽光來“充電”，然后在需要時釋放出熱；Zhitomirsky表示：“穿上這種保暖衣，你甚至可以因此節(jié)省家里的暖氣費。”
太陽能集熱燃料聚合物原理示意圖(來源：MIT)
無論是哪一種應(yīng)用，能免除太陽能轉(zhuǎn)電力→儲存到電池→加熱線圈的循環(huán)，將可大幅提升整個程序的效益(當(dāng)然這是在儲存太陽能只是為了接下來加熱某個物體的情況下)；太陽能集熱燃料聚合物的低能量與高能量分子結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定的，除非在觸發(fā)機制下才會改變(例如透過以電力、雷射脈沖或加熱線圈…等)。
太陽能集熱燃料有許多種不同的配方，能使其符合達到高能量狀態(tài)并穩(wěn)定之后、結(jié)構(gòu)又能透過觸發(fā)轉(zhuǎn)回低能量狀態(tài)并釋出加熱聲子的程序；大多數(shù)的太陽能集熱燃料，都是能在同一種材料中吸收光子、發(fā)射聲子。MIT的團隊稍早之前也曾開發(fā)出一種有同樣特性的液體材料，而目前的成果是第一個能輕易大面積制作的固態(tài)聚合物薄膜；一開始團隊成員是做成塊狀，但經(jīng)過多次實驗后，發(fā)現(xiàn)薄膜狀的應(yīng)用會最廣。
在實驗中，團隊使用了泥漿狀態(tài)的奈米碳管，能固定在偶氮苯(azobenzene)聚合物上；該種聚合物很容易制造，而且其化學(xué)結(jié)構(gòu)能儲存大量的光子，然后依據(jù)需求釋放出能發(fā)熱的聲子。研究人員也調(diào)整了偶氮苯的化學(xué)配方，使其能被制作成多層薄膜，每層都能儲存光子并經(jīng)過觸發(fā)同步以聲子的形式釋出能量。
太陽能集熱燃料聚合物的制作程序 (來源：MIT)
目前偶氮苯薄膜的一個缺點是會略為發(fā)黃，不過研究人員有信心把它變成完全透明的；研究團隊也正在想辦法提升其發(fā)熱溫度。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： BMW Funds Battery-less Solar Storage，by R. Colin Johnson)
以上的概念是美國麻省理工學(xué)院(MIT)教授Jeffrey Grossman、博士后研究員David Zhitomirsky、博士候選人Eugene Cho所提出，他們正在開發(fā)一種太陽能集熱燃料聚合物(solar thermal fuel polymer)，也就是一種能夾在兩層汽車擋風(fēng)玻璃(目前的汽車擋風(fēng)玻璃基于安全性都有兩層，以防爆裂)中間的透明薄膜，能透過改變其分子結(jié)構(gòu)(一種經(jīng)過設(shè)計的、對光線的反應(yīng))來儲存太陽能，然后根據(jù)需求透過恢復(fù)正常的化學(xué)結(jié)構(gòu)而將熱能釋放出來。
Zhitomirsky在接受EE Times美國版編輯專訪時表示：“這種聚合物材料能設(shè)計成擁有許多不同的特性，但目前的版本是可以吸收紫外線(UV)光子，將其改變成高能量型態(tài)，然后在它變回低能量型態(tài)時會釋出聲子(phonons)──也就是會振動──而持續(xù)加熱周遭。”
太陽能集熱燃料聚合物分成三層，每層厚度約4~5微米，彼此交叉連結(jié)，能制作出厚度可調(diào)的薄膜 (來源：MIT)
當(dāng)然，這種太陽能轉(zhuǎn)換成固態(tài)燃料技術(shù)的應(yīng)用還有很多，例如在記憶體中能使用雷射來改變其分子形狀由0變成1然后反覆；不過德國車廠BMW特別對MIT這項研究案提供贊助，主要目標就是因為目前電動車(EV)的擋風(fēng)玻璃除霜功能消耗了許多電源，甚至有時候會讓EV行駛距離減少30%。如果能藉由釋放儲存在擋風(fēng)玻璃內(nèi)的熱能來達成消融冰雪的目的，將可大幅節(jié)省EV電池的能量。
MIT的研究團隊主要鎖定在BMW想要的應(yīng)用，不過也試圖將該聚合物推至其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如可以織進滑雪裝等衣物中，使其能藉由吸收太陽光來“充電”，然后在需要時釋放出熱；Zhitomirsky表示：“穿上這種保暖衣，你甚至可以因此節(jié)省家里的暖氣費。”
太陽能集熱燃料聚合物原理示意圖(來源：MIT)
無論是哪一種應(yīng)用，能免除太陽能轉(zhuǎn)電力→儲存到電池→加熱線圈的循環(huán)，將可大幅提升整個程序的效益(當(dāng)然這是在儲存太陽能只是為了接下來加熱某個物體的情況下)；太陽能集熱燃料聚合物的低能量與高能量分子結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定的，除非在觸發(fā)機制下才會改變(例如透過以電力、雷射脈沖或加熱線圈…等)。
太陽能集熱燃料有許多種不同的配方，能使其符合達到高能量狀態(tài)并穩(wěn)定之后、結(jié)構(gòu)又能透過觸發(fā)轉(zhuǎn)回低能量狀態(tài)并釋出加熱聲子的程序；大多數(shù)的太陽能集熱燃料，都是能在同一種材料中吸收光子、發(fā)射聲子。MIT的團隊稍早之前也曾開發(fā)出一種有同樣特性的液體材料，而目前的成果是第一個能輕易大面積制作的固態(tài)聚合物薄膜；一開始團隊成員是做成塊狀，但經(jīng)過多次實驗后，發(fā)現(xiàn)薄膜狀的應(yīng)用會最廣。
在實驗中，團隊使用了泥漿狀態(tài)的奈米碳管，能固定在偶氮苯(azobenzene)聚合物上；該種聚合物很容易制造，而且其化學(xué)結(jié)構(gòu)能儲存大量的光子，然后依據(jù)需求釋放出能發(fā)熱的聲子。研究人員也調(diào)整了偶氮苯的化學(xué)配方，使其能被制作成多層薄膜，每層都能儲存光子并經(jīng)過觸發(fā)同步以聲子的形式釋出能量。
太陽能集熱燃料聚合物的制作程序 (來源：MIT)
目前偶氮苯薄膜的一個缺點是會略為發(fā)黃，不過研究人員有信心把它變成完全透明的；研究團隊也正在想辦法提升其發(fā)熱溫度。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： BMW Funds Battery-less Solar Storage，by R. Colin Johnson)
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