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MIT开发出可通过光蓄热的“循环型怀炉”，材料采用CNT和偶氮苯 |
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| http://cn.newmaker.com
7/21/2011 9:04:00 AM
日经BP社
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美国麻省理工学院（MIT）宣布开发出了新型“太阳能燃料（Solar Thermal Fuels）”。可像太阳能电池一样，通过包括红外线在内的太阳光进行蓄热。具有在蓄热状态下对其进行一定的加热后，会快速释放出几百℃热量的性质。而且，即使反复进行散热和蓄热，性能也不会劣化。这种新型材料不同于普通的蓄热材料，即使长时间保存热量也几乎不会释放出去，这也是其特点之一。有望广泛用作可通过光进行蓄热，而且可以反复使用的“循环型怀炉（Kairo）”，或组合使用太阳能电池和充电电池的“散热蓄热型”元件。
开发出这种材料的是MIT副教授Jeffrey Grossman的研发小组。Grossman等人一直在推进研发可通过光进行蓄热，而且可反复循环散热的材料。2010年10月曾就蓄热材料“Fulvalene Diruthenium”的工作原理进行过发布。
不过，当时的Fulvalene Diruthenium还存在两大课题。（1）使用了稀有金属钌（Ru），（2）蓄热时的体积能量密度还较低。
此次则没有在材料中采用稀有金属，而是采用了具有丰富储量的偶氮苯与碳纳米管（CNT）的化合物。体积能量密度在理论上最大为690Wh/L，是传统材料的3万倍以上。另外，散热时的温度最高达到620K（约347℃）。与太阳能电池一样，可将太阳能转换成热量并储存起来，经计算其能量转换效率约为7.2％。
采用CNT像结晶那样配置偶氮苯
偶氮苯是有机染料中的一种，其形状是通过双键氮原子（N）连接两个苯环。如果向其照射光线或对其进行加热的话，苯环之间的配置会在“反式体”和“顺式体”之间发生可逆变化。该性质称为“光异构化反应”，具有将光能作为材料内的能量存储起来，或作为热量释放出去的功能。
此次采用了改性材料，可通过偶氮苯在CNT周围将其有规则地包围起来。据介绍，CNT的主要作用是“像结晶那样高密度地配置偶氮苯”（论文）。由此，可以增加体积能量密度，而且反式体和顺式体的能级差（ΔH）也会增大。另外，还可以减小状态间转化所需的“活化能”（Ea）。此次材料的ΔH在1.55eV左右，Ea在1.2eV左右。要想散热的话，就需要追加热量和闪光等超过该Ea的能量，或者使用可减小Ea的催化剂。
Grossman等人表示“偶氮苯只是众多光异构体材料的冰山一角”，今后还计划将偶氮苯以外的已知光异构体与CNT结合，以研究其蓄热和散热的功能。（记者：野泽 哲生）
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