以富瓦稀金屬絡合物為框架的太陽能儲存分子

《以富瓦稀金屬絡合物為框架的太陽能儲存分子》是依託西南交通大學，由侯宗瑞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：以富瓦稀金屬絡合物為框架的太陽能儲存分子
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：侯宗瑞
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

根據能源專家的計算，即使以目前最經濟的方式來消耗煤碳、石油、天然氣等化石燃料，人類所能獲得的能量供給也僅僅能夠維持100年。由此，發展高效且便利的方法來利用清潔可持續的太陽能是當務之急。本課題將專注於吸收並轉換太陽能於有機金屬絡合物的化學鍵中存儲，並在需要時以熱能的形式釋放利用。相比傳統需要大量光反射鏡的太陽能光伏、太陽能熱電，以富瓦稀二金屬絡合物為核心的太陽能吸收裝置具有方便轉移、可長久存儲能量、能夠按需釋放能量等多種優點。目前成功的體系僅限於以富瓦稀二釕為核心的絡合物，但釕是一種貴金屬，因此本課題的核心研究將專注於設計合成出高效的三線態敏化劑，使得便宜易得的富瓦稀二鐵絡合物的光異構化成為可能，最終實現太陽能的存儲與利用。

結題摘要

人類對於能源的需求量越來越大，然而最重要的能源來源之一的化石燃料存量有限，當前正在開採的和已經探測到的化石燃料已不足人類使用百年。因而人們希望能夠利用可持續且無污染的能源：太陽能。目前人們對太陽能的利用主要是三方面：第一類是光伏發電，例如太陽能計算器，這類套用的優點在於光電易轉換、可循環，缺點在於其核心組件中的半導體比較昂貴因而使用範圍小，能量無法存儲；第二類是光熱轉換，典型套用就是太陽能熱水器，這類套用的優點就在於設備成熟可靠，技術含量低，缺點同樣是難以長久存儲能量；第三類即是本課題研究的太陽能電池，這類套用除了有電池本身的優點，即可以以液態或固態的方式便捷運輸以外，相對前兩類套用，還有一個最大的優點，即為能夠長久穩定地以化學能的形式存儲收穫到的太陽能，並能可控使用，即在需要的時候可以使用催化劑在較低溫度以熱能的形式釋放能量，然後又能重新吸收太陽能並存儲，這種循環過程可超過一萬次。本課題目前的主要研究內容即是找到可多次循環使用的催化劑，為此我們必須先要搞清楚催化劑的作用機理。 前期的研究中發現表現出活性的催化劑是兩類：一類是附著在矽膠上的AgNO3，另一類是咪唑。我們通過兩條路徑來研究催化劑：其一是基於是氧化還原作用來考查；其二是從酸鹼理論來考慮。 我們篩選了一定數量的試劑，發現少量無機鹽和多數有機胺都有催化活性，但活性相差極大，AgNO3的催化效率遠遠高於有機胺。初步推斷AgNO3和有機胺類在催化反應中的作用機理不同：AgNO3作為氧化劑進攻的是光異構體中的環戊基，環戊基暴露在最外面，因而不存在位阻問題；而胺類作為有機鹼進攻的是光異構體中的Ru原子(路易斯酸)，Ru原子在光異構體中所處環境空間位阻最大，因而有機鹼本身的位阻對催化效率影響較大。