中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能熱存儲(chǔ)材料已成為探索太陽(yáng)能高效利用的重要基礎(chǔ)。近日，天津大學(xué)材料學(xué)院封偉教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了具有高效光伏化學(xué)儲(chǔ)熱特性的偶氮苯/石墨烯復(fù)合材料，克服了傳統(tǒng)光伏儲(chǔ)熱材料與技術(shù)存在存儲(chǔ)密度低和裝置體積龐大等局限性，為實(shí)現(xiàn)高密度、長(zhǎng)效循環(huán)的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱提供了可能。該成果日前刊發(fā)在自然（Nature）出版集團(tuán)旗下期刊《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）上。
光伏化學(xué)儲(chǔ)熱是利用材料的光控化學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，將光能存儲(chǔ)于亞穩(wěn)態(tài)的化學(xué)鍵中，通過(guò)可控回復(fù)實(shí)現(xiàn)熱能的釋放。設(shè)計(jì)光伏化學(xué)儲(chǔ)熱材料的關(guān)鍵是提高其儲(chǔ)熱密度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該研究小組通過(guò)控制分子的取代基團(tuán)，獲得了含不同分子級(jí)氫鍵的偶氮苯/石墨烯復(fù)合體。利用紫外光誘導(dǎo)下的光致異構(gòu)化轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的熱能存儲(chǔ)和可控釋放，并通過(guò)密度泛函理論計(jì)算并驗(yàn)證了復(fù)合體的光伏儲(chǔ)熱效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)分子級(jí)氫鍵的優(yōu)化，偶氮苯/石墨烯復(fù)合體的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的半衰期達(dá)到5400小時(shí)，比普通偶氮苯染料半衰期長(zhǎng)10倍；同時(shí)復(fù)合材料的光伏儲(chǔ)熱密度可達(dá)269 kJ/kg，是普通偶氮苯染料2倍。
該研究工作得到了國(guó)家973計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。目前，該團(tuán)隊(duì)正在通過(guò)優(yōu)化復(fù)合材料的儲(chǔ)熱密度和循環(huán)穩(wěn)定性，并構(gòu)建基于該材料的光伏化學(xué)儲(chǔ)熱裝置，探索其在溫差控制系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用可行性。
