熱能存儲？糖醇妙手回春！

材料牛注：隨著環保理念的深入人心，太陽能、風能等可持續能源近年來成為炙手可熱的研究方向。然而，可持續能源好用可不易于存儲。針對這一問題，研究人員腦洞大開，利用平常生活中常見的糖醇與熱門的碳納米管進行復合，成功制備新型相變材料，從而可以將可持續能源轉化為熱能進行存儲。下面，讓我們看糖醇如何妙手回春挽救多余的能源！

近年來，科學家和研究人員不斷尋求新的方法來減少化石燃料的使用，控制二氧化碳排放量，但是熱量儲存方式這一問題常常被忽視。比如太陽能和風能的收集以及使用已經被大量科研人員進行研究，但是如何儲存能量以供陰天或無風天氣使用這一問題卻鮮少有人涉獵。

我們所認為的傳統存儲器件一般是電池或是蓄電站，但僅靠這兩個器件解決能源存儲問題無疑是杯水車薪。事實上，它們的低效性實際上可以抵銷太陽能和風能所帶來的環境效益。

目前已被證明的關于存儲問題的一個解決途徑是將能量轉換成熱能，并將其儲存在熱能存儲器件中，這樣就能更好地利用廢熱，并降低成本。不過在熱能的被廣泛使用之前，研究出高性價比、高密度存儲技術勢在必行，而這就是歐盟資助的SAM.SSA項目。

換位思考

該項目的目的是開發出新的相變材料（PCM），該材料能在中等溫度范圍內進行季節性熱能存儲（STES）。研究人員希望這些材料是低成本、對環境無害、安全和易于使用的。此外，該材料能提供比當前所知的材料更低的熱損失，從而能夠作為一個長期的能源存儲解決途徑。

這一方案的創新點在于PCM通常不被看做是STES材料，因為它們沒有足夠的能量密度，且在存儲過程中為了保持溫度超過熔點引起保溫不足從而發生凝固現象。

神奇的材料

對于SAM.SSA項目來說，解決PCM問題的一種神奇的材料是糖醇，這是一種常見的可大量獲得的食品工業廢料，又稱基于糖醇分子合金（MASA），這種材料可以改變熔點，從而顯著提高能量密度。在期刊 Physical Chemistry上發表的一篇文章表示，糖醇與碳納米管復合可以作為儲存可再生能源的材料。

該項目側重于糖醇，因為它們的高過冷度能將PCM凝固的風險降到最低。它們還降低了對保溫的需求，以及長期儲存過程中的熱損耗。借助熱沖擊或超聲誘導材料的成核與結晶，從而允許存儲系統進行簡單而有效的放電。

奠定基礎

研究人員發現，當不同尺寸的碳納米管與兩種類型的糖醇（赤蘚醇和木糖醇）復合時，復合物中的熱傳遞將使得碳納米管直徑減小。另外，他們還發現較高密度的復合物有著更好的熱傳遞效應。這些研究結果是顯著的，因為它們奠定了糖醇基能量儲存系統的未來設計的基礎。

在該項目臨近尾聲時，研究人員創建了一個利用純糖醇或糖醇的復合物來實現結晶的早期原型。隨著該原型的基本概念以及開發策略的進一步研究，SAM.SSA項目的相關研究人員有望使用MASA來解決能源存儲相關的問題。

原文鏈接：A Sweet Solution to the Thermal Energy Storage Problem.

文獻鏈接：Nanoscale Heat Transfer in Carbon Nanotubes - Sugar Alcohol Composite as Heat Storage Materials.

本文由編輯部楊洪期提供素材，應豆編譯，點我加入材料人編輯部。