哈喽,我是小玖。
今天要给大家分享一个能改写未来能源格局的黑科技。
咱们终于能把阳光像饮料一样装进“瓶子”里,哪怕到了黑夜或阴雨天,随时打开就能用。
这可不是科幻脑洞,而是实打实研究成果,直接戳中了太阳能利用的最大痛点。
太阳能的“甜蜜烦恼”
在能源转型的大趋势下,太阳能绝对是明星选手。
毕竟它清洁无污染,而且地球每秒接收到的太阳能,就相当于燃烧500万吨标准煤的能量,说是“取之不尽用之不竭”毫不夸张。
但小玖想问问大家,你家的光伏发电板到了晚上还能干活吗?答案显然是否定的。
这就是太阳能的“致命短板”:间歇性和不稳定性。
白天阳光充足时电能用不完,晚上需要用电时却没了来源。
为了解决这个问题,行业里主流的方案是搭配锂电池储能,但高昂的成本、有限的寿命以及回收难题,让这个方案很难大规模推广。
更关键的是,阳光充足的地区大多是戈壁沙漠,而用电需求集中在城市,长距离输电会造成大量能量损耗,这也是长期困扰能源领域的难题。
可能有朋友会说,用太阳能制氢不就行了?
确实,传统光催化制氢技术能把太阳能转化为氢能储存,但它有个绕不开的问题。
必须“边晒边产”,阳光一停反应就终止。
这不仅需要配套复杂的即时储氢设备,还得面对氢能运输的安全隐患和高成本问题,根本无法实现跨区域、跨时段的灵活调配。
所以说,如何高效、廉价地把太阳能“存起来、运出去”,一直是科学界亟待攻克的“圣杯”级难题。
而这次的研究,就给出了一个让人眼前一亮的解决方案。
两种廉价材料,让阳光变“蓝色燃料”
小玖仔细研究了这项技术,发现它的核心思路特别巧妙。
不再追求“即时转化”,而是把太阳能的捕获和利用拆成两个步骤。
就像先把雨水收集到水箱里,需要时再打开水龙头,彻底摆脱了对实时光照的依赖。
而实现这个“魔术”的关键,就是两种廉价又常见的商业化材料。
第一种材料是石墨相氮化碳,这是一种黄色粉末,在材料界因为优异的半导体特性早就名声在外。
它在这个系统里扮演“阳光捕手”的角色,专门负责吸收可见光,然后把光能转化为高能电子。
真正的核心创新在于第二种材料,偏钨酸铵,这是由钨原子和氧原子组成的纳米团簇,在微观层面就像一个个微型“能量仓库”。
当这两种材料混合在添加了少量甲醇的水溶液中,用蓝光照射时,神奇的事情发生了。
石墨相氮化碳产生的高能电子,没有像往常一样迅速“湮灭”,而是被偏钨酸铵的纳米团簇快速捕获并储存起来。
更直观的是,随着电子不断积累,溶液会从淡黄色慢慢变成深蓝色,这就意味着虚无缥缈的阳光,已经被转化为实实在在的化学能,封存在这瓶“蓝色燃料”里了。
小玖觉得这一点特别厉害,要知道传统光催化制氢的核心难题就是电子容易快速复合,而这个系统通过材料的巧妙搭配,直接解决了这个痛点。
更让人惊喜的是它的释放效率。
当把这瓶“蓝色燃料”放到完全黑暗的环境中,只要加入少量铂碳催化剂,储存的能量就能快速转化为氢气。
即便在户外真实阳光下测试,后续黑暗阶段的产氢速率也能维持在每小时每克954微摩尔。
能有这样的高效表现,得益于两种材料的完美匹配。
当然,这项技术目前还处于实验室阶段,距离商业化还有距离。
比如现在的系统需要甲醇作为辅助,没法直接分解纯水,在环保和成本上还有优化空间。
而且目前只能实现数小时的储能,要达到工业级的跨季节储能,还需要进一步验证电子的长期稳定性。
但不可否认的是,它已经推开了一扇新的大门。
未来我们真的能实现“把阳光装瓶带走”,让清洁能源彻底摆脱昼夜和天气的束缚。
信息来源
中国科普博览2024-07-03李灿院士:把阳光变成液体
中国能源报2024-04-20中国科学院院士李灿:发展“液态阳光”可实现“一箭三雕”
央视新闻2025-07-25全释硬科技丨“液态阳光”造白糖 变废为宝的甜蜜出路
光明网2025-03-07新突破!我国科研团队解锁太阳能电池“长寿密码”