科学家用液态电池“封装太阳”，储存太阳能

# 科学家用液体电池“装住太阳”，储存太阳能 来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2026/05/260513221821.htm 太阳能电池板在日落后便无法发电，因此可再生能源面临一大挑战：如何在阴天或夜间储存太阳能以供后续使用。 加州大学圣巴巴拉分校的研究人员认为，他们可能找到了答案——既无需庞大的电池系统，也不必依赖电网。副教授Grace Han及其研究团队在《科学》杂志上撰文，描述了一种新型材料：它能吸收阳光，将能量以化学键形式储存，并在需要时以热能形式释放。该材料基于一种名为嘧啶酮的改性有机分子，标志着分子太阳能储热（MOST）技术向前迈出了新一步。 "这种概念是可重复使用、可回收的，"Han Group博士生、该研究第一作者Han Nguyen说。 "想象一下光致变色太阳镜。在室内时，它们只是透明镜片。走到阳光下，它们自动变暗。回到室内，镜片又变回透明，"Nguyen继续说道。"我们感兴趣的正是这种可逆变化。只不过我们不是要改变颜色，而是想用同样的理念来储存能量，在需要时释放，然后反复使用这种材料。" **受DNA启发的太阳能储存** 科学家在设计分子时从一个意想不到的来源汲取了灵感：DNA。嘧啶酮的结构类似于DNA中天然存在的一种成分，该成分在紫外线下能可逆地改变形状。 研究团队利用该结构的合成版本，设计出一种能够反复储存和释放能量的分子。为了更好地理解该分子在长时间储能时为何能保持稳定，研究人员与加州大学洛杉矶分校杰出研究教授Ken Houk合作。计算建模帮助解释了这种材料如何能在多年内保持储存的能量而不会显著损失。 "我们优先考虑轻量、紧凑的分子设计，"Nguyen说。"在这个项目中，我们删减了所有不需要的部分。任何多余的东西都被移除，让分子尽可能紧凑。" **可重复使用的"太阳电池"** 与直接将阳光转化为电能的标准太阳能电池板不同，该系统以化学形式储存能量。该分子的行为有点像压缩的弹簧。在吸收阳光后，它转变为一种拉伸的高能形态，并保持这种状态，直到被激活。 当受到触发——比如少量热量或催化剂——分子便会弹回原始形态，将储存的能量以热能形式释放。 "我们通常将其描述为一种可充电的太阳能电池，"Nguyen说。"它储存阳光，并且可以反复充电。" 该分子还展现出令人印象深刻的高能量密度。据研究人员称，它每千克可储存超过1.6兆焦耳的能量。相比之下，传统锂离子电池大约储存0.9 MJ/kg。这种新材料也优于早期几代光能存储开关。 **新材料可利用储存的阳光煮沸水** 该团队的一个关键里程碑是将分子的高能量储存能力转化为实际演示。在实验中，研究人员展示了这种材料能在常温条件下释放足够的热量将水煮沸，这是该研究领域此前难以实现的。 "煮水是一个耗能过程，"Nguyen说。"我们能在常温条件下煮沸水，这是一项重大成就。" 该技术最终可支撑多种实际应用，包括露营的离网加热系统或家庭热水应用。由于该材料可溶于水，研究人员表示，未来它可能白天在屋顶太阳能集热器中循环，然后储存在水箱中，夜间释放热量。 "使用太阳能电池板，你需要额外的电池系统来储存能量，"合著者、Han Lab博士生Benjamin Baker说。"而使用分子太阳能储热，材料本身就能储存来自阳光的能量。" 该项目获得了Moore发明家奖学金的支持，该奖学金于2025年授予Grace Han，以推动这些"可充电的太阳电池"的研发。