想象你身上的衣服能够释放足够的热量保持温暖，即便身处寒冷的环境，你也能更改衣服上的恒温设置保证体温。或者，想象一种可储存太阳能的汽车挡风玻璃，能在瞬间释放一股热流，融化冰层。

太阳能是可再生能源。如果将太阳在白天释放的能量收集起来，用于夜间或阴天供能，就可以更大程度地利用太阳能。现有方法大多将太阳能以电能的形式储存和转换，效率较低。新发现将通过化学反应实现太阳能的高效存储，并在需要时以热能释放。

该方法由美国麻省理工大学教授Jeffrey Grossman、博士后David Zhitomirsky和本科生Eugene Cho研究成功，相关论文发已表于《Advanced Energy Materials》杂志上。

据该团队介绍，长时间、稳定地储存太阳能的关键在于——以化学变化的形式储存，而非储存能量本身。但是，即便是接近完美的绝热系统，能量随时间耗散仍旧不可避免。化学存储系统的好处在于，将能量储存在稳定的分子结构之中，直至在热（或光、电）激发下释放。

同分异构分子
 
实现化学存储系统的前提是，分子能以两种构型稳定存在。当分子置于日光之下，光能像是给分子“充电”，将其转变为具有较高能量的构型，并保持较长时间，而一旦分子处于特定温度或受特定激励，分子将变回原来的构型，并释放能量。
 
基于该化学变化的储能材料被称为太阳热能燃料(STF：solar thermal fuels)，前人早有研究，包括Grossman及其团队。然而，已有方法仅能用于液体环境下的分子构型变化，并不适用于固体材料，也无法制备出稳定的固体薄膜。Zhitomirsky解释道：“新方法突破了对固态材料的限制，包括高分子等廉价、易于加工的材料均可能用于太阳能存储。”
 
“制备新材料仅需两步，简单且易实现大规模生产。”Cho解释道，“通常而言，储能材料为薄膜状，并由玻璃、甚至纤维等多种材料合成。”
 
研究人员从偶氮化合物入手，寻找高效储能的薄膜材料。偶氮化合物在光的作用下可发生异构变化，研究者对其稍加改性，使其在储能过程中，可形成平滑整齐的层状，同时对能量激发源有着较好的响应。
 
车窗玻璃除冰
 
”我们得到的储能材料高度透明，可用于为汽车的挡风玻璃除冰。“Grossman解释道：“现有的除冰方法是在车窗上安装加热电线，而电线将阻挡驾驶视线。若利用透明的偶氮化合物薄膜，将其夹在两层玻璃之间，并选用适当的黏合剂进行连接，同样可实现除冰功能，类似技术还能防止挡风玻璃破碎后的飞溅。”目前，德国宝马公司已赞助该项研究，并十分期待后续的应用。
 
新型车窗玻璃将能量储存于组成夹层的高分子中，仅释放一小部分能量便能实现除冰。实验表明，并不需要提供足够热量使玻璃上的冰全部融化，仅需少量热能，使与玻璃表面接触的冰融化，形成水层，剩余的冰便可在重力作用下滑落或被雨刷清理。

目前，该薄膜呈浅黄色，且可释放的比周围环境高10摄氏度的能量。研究者们正不断改善其性能，包括提高透明度、将能量温差提高至20摄氏度。

化学存储系统对于电动汽车尤为重要。通常而言，冬季一辆电动汽车30%的电能将用于加热除冰，这将大大降低车辆行驶里程。

多伦多大学的Sargent教授对该研究称赞不已，他说道：”无论从理论还是实际应用来看，该成果是固态储能材料领域的一项创举，应用前景十分广泛。“
 
译自：energyharvestingjournal
来源：材料与测试
译者：Kate0609
 
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