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太陽(yáng)能技術(shù)一直以來(lái)都是聚焦在光轉(zhuǎn)換為電力，但舉例來(lái)說(shuō)，如果你原本是在汽車上使用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)電力電池來(lái)支援擋風(fēng)玻璃除霜，卻把中間那個(gè)“電池”拿掉，直接把太陽(yáng)光電儲(chǔ)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(lái)除霜，會(huì)不會(huì)更有效率？
以上的概念是美國(guó)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(yáng)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(guò)改變其分子結(jié)構(gòu)(一種經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的、對(duì)光線的反應(yīng))來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能，然后根據(jù)需求透過(guò)恢復(fù)正常的化學(xué)結(jié)構(gòu)而將熱能釋放出來(lái)。
Zhitomirsky在接受EE Times美國(guó)版編輯專訪時(shí)表示：“這種聚合物材料能設(shè)計(jì)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(shí)會(huì)釋出聲子(phonons)──也就是會(huì)振動(dòng)──而持續(xù)加熱周遭。”
太陽(yáng)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(lái)源：MIT)
當(dāng)然，這種太陽(yáng)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(lái)改變其分子形狀由0變成1然后反覆；不過(guò)德國(guó)車廠BMW特別對(duì)MIT這項(xiàng)研究案提供贊助，主要目標(biāo)就是因?yàn)槟壳半妱?dòng)車(EV)的擋風(fēng)玻璃除霜功能消耗了許多電源，甚至有時(shí)候會(huì)讓EV行駛距離減少30%。如果能藉由釋放儲(chǔ)存在擋風(fēng)玻璃內(nèi)的熱能來(lái)達(dá)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(tuán)隊(duì)主要鎖定在BMW想要的應(yīng)用，不過(guò)也試圖將該聚合物推至其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如可以織進(jìn)滑雪裝等衣物中，使其能藉由吸收太陽(yáng)光來(lái)“充電”，然后在需要時(shí)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(fèi)。”
太陽(yáng)能集熱燃料聚合物原理示意圖(來(lái)源：MIT)
無(wú)論是哪一種應(yīng)用，能免除太陽(yáng)能轉(zhuǎn)電力→儲(chǔ)存到電池→加熱線圈的循環(huán)，將可大幅提升整個(gè)程序的效益(當(dāng)然這是在儲(chǔ)存太陽(yáng)能只是為了接下來(lái)加熱某個(gè)物體的情況下)；太陽(yáng)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(jī)制下才會(huì)改變(例如透過(guò)以電力、雷射脈沖或加熱線圈…等)。
太陽(yáng)能集熱燃料有許多種不同的配方，能使其符合達(dá)到高能量狀態(tài)并穩(wěn)定之后、結(jié)構(gòu)又能透過(guò)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(yáng)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(tuán)隊(duì)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(gè)能輕易大面積制作的固態(tài)聚合物薄膜；一開始團(tuán)隊(duì)成員是做成塊狀，但經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)薄膜狀的應(yīng)用會(huì)最廣。
在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)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(chǔ)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(chǔ)存光子并經(jīng)過(guò)觸發(fā)同步以聲子的形式釋出能量。
太陽(yáng)能集熱燃料聚合物的制作程序 (來(lái)源：MIT)
目前偶氮苯薄膜的一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)略為發(fā)黃，不過(guò)研究人員有信心把它變成完全透明的；研究團(tuán)隊(duì)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(guó)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(yáng)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(guò)改變其分子結(jié)構(gòu)(一種經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的、對(duì)光線的反應(yīng))來(lái)儲(chǔ)存太陽(yáng)能，然后根據(jù)需求透過(guò)恢復(fù)正常的化學(xué)結(jié)構(gòu)而將熱能釋放出來(lái)。
Zhitomirsky在接受EE Times美國(guó)版編輯專訪時(shí)表示：“這種聚合物材料能設(shè)計(jì)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(shí)會(huì)釋出聲子(phonons)──也就是會(huì)振動(dòng)──而持續(xù)加熱周遭。”
太陽(yáng)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(lái)源：MIT)
當(dāng)然，這種太陽(yáng)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(lái)改變其分子形狀由0變成1然后反覆；不過(guò)德國(guó)車廠BMW特別對(duì)MIT這項(xiàng)研究案提供贊助，主要目標(biāo)就是因?yàn)槟壳半妱?dòng)車(EV)的擋風(fēng)玻璃除霜功能消耗了許多電源，甚至有時(shí)候會(huì)讓EV行駛距離減少30%。如果能藉由釋放儲(chǔ)存在擋風(fēng)玻璃內(nèi)的熱能來(lái)達(dá)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(tuán)隊(duì)主要鎖定在BMW想要的應(yīng)用，不過(guò)也試圖將該聚合物推至其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如可以織進(jìn)滑雪裝等衣物中，使其能藉由吸收太陽(yáng)光來(lái)“充電”，然后在需要時(shí)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(fèi)。”
太陽(yáng)能集熱燃料聚合物原理示意圖(來(lái)源：MIT)
無(wú)論是哪一種應(yīng)用，能免除太陽(yáng)能轉(zhuǎn)電力→儲(chǔ)存到電池→加熱線圈的循環(huán)，將可大幅提升整個(gè)程序的效益(當(dāng)然這是在儲(chǔ)存太陽(yáng)能只是為了接下來(lái)加熱某個(gè)物體的情況下)；太陽(yáng)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(jī)制下才會(huì)改變(例如透過(guò)以電力、雷射脈沖或加熱線圈…等)。
太陽(yáng)能集熱燃料有許多種不同的配方，能使其符合達(dá)到高能量狀態(tài)并穩(wěn)定之后、結(jié)構(gòu)又能透過(guò)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(yáng)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(tuán)隊(duì)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(gè)能輕易大面積制作的固態(tài)聚合物薄膜；一開始團(tuán)隊(duì)成員是做成塊狀，但經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)薄膜狀的應(yīng)用會(huì)最廣。
在實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)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(chǔ)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(chǔ)存光子并經(jīng)過(guò)觸發(fā)同步以聲子的形式釋出能量。
太陽(yáng)能集熱燃料聚合物的制作程序 (來(lái)源：MIT)
目前偶氮苯薄膜的一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)略為發(fā)黃，不過(guò)研究人員有信心把它變成完全透明的；研究團(tuán)隊(duì)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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