科学家揭秘高效利用太阳能的“密码”
近日，天津大学封伟教授团队在太阳能光热燃料领域取得重要突破，在国际上首次系统阐释了偶氮苯对太阳能光热燃料的重要作用，有望为人类揭秘高效利用太阳能的“密码”。相关综述《偶氮苯基光热燃料的设计、性能和应用》已由封伟团队博士研究生董立奇以第一作者身份发表于国际权威期刊英国皇家《化学学会评论》。
太阳能是自然界中储量最丰富的能源之一，可谓“取之不尽用之不竭”，对太阳能的高效利用将成为解决能源问题的关键所在。然而，人类对太阳能的开发利用一直存在着效率低下、辐射分散、蓄能不稳定等缺陷。太阳能热燃料正成为全球科学家攻克这一难题的关键。理想中的太阳能热燃料将实现单一材料系统内可逆的能量转换和存储，具有零排放、易于运输、可循环、可再生性、以及以热量形式按需释放等优点。
封伟团队在研究中发现，偶氮苯有望成为热材料存储、释放太阳能的智能“开关”和“存储器”。偶氮苯的分子结构具有独特的“光诱导可逆结构转变特性”，可以通过光开关分子的结构转换和空间重排来储存来自太阳辐射的能量，然后以热的形式释放能量，是实现光-热存储与可控释放的重要潜在材料。封伟团队在综述中重点介绍了各类基于偶氮苯及其衍生物的光热燃料的最新研究进展，阐述了先进太阳能存储材料的基本设计概念和实际应用情况等。“我们对偶氮苯光热燃料未来的应用、面临的机遇和挑战提出了新观点，为偶氮苯光热材料的发展和应用指明方向”封伟表示，“这是有助于实现高效利用光能的颠覆性技术。未来将成为来自不同技术背景的科学家和工程师的热门话题。”
据悉，天津大学封伟团队长期致力于光热材料的开发，是国际上最早关注有机分子光热能研究的科研团队之一。2006年封伟团队在国际期刊《美国应用物理杂志》和《碳》上首次报道了偶氮苯-碳纳米管结构，这一结构也是实现光热能的基础分子结构。近年来该团队在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金项目、973项目等支持下在偶氮苯-碳模板化材料的研究和设计上取得了一系列原创性成果，相关研究已经达到世界领先水平。
偶氮苯光热存储与释放循环体系原理示意图
论文链接：
doi:10.1039/C8CS00470F
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