一个科学家小组开发了一种系统，能够捕获、储存和释放液态太阳能，使用的是可获得和商业上可用的材料。

捕获在流体中的能量可以随后以氢气的形式释放出来，无需外部电力。这一发现发表在《Advanced Materials》杂志上，代表了朝着将太阳能转化为便携和适应性资源的关键一步。

系统如何运作

该过程分为三个阶段：捕获、储存和释放。为此，它使用石墨氮化碳，一种作为光催化剂的黄色粉末，以及钨酸铵，一种像小型可充电电池一样储存电子的钨和氧化合物。

这两种材料在水中与少量甲醇混合，甲醇起着重要作用：吸收光与氮化碳相互作用产生的正电荷，防止电子过快复合并允许其保留。

当将石墨氮化碳暴露于蓝光下时，会产生电子和空穴对。电子迁移到钨酸铵的钨簇中，在那里被储存。这一现象在液体颜色的变化中得到体现：从淡黄色变为深蓝色，表明钨原子的电荷状态从+6减少到+5.

了解这种创新的液态太阳能系统，它无需外部电力即可储存和释放氢气形式的能量。

在黑暗中生产氢气

为了以氢气形式释放储存的能量，研究人员在无光条件下向溶液中添加了碳载铂催化剂。铂作为反应位点，储存的电子与水中的质子结合形成氢气。这样，太阳能捕获、储存和氢气生产可以在不同时间进行，无需持续连接。

在实验室测试中，经过一小时的光照，系统在黑暗中产生了13.5微摩尔的氢气。最大速率达到每克每小时3.220微摩尔，这是未照明光催化系统的记录。在实际太阳光下，也取得了成功的结果，速率为每克每小时954微摩尔，无需外部电力。

机制确认

高级研究验证了这一过程：光发射测试显示电子因储存而得以保留;光谱分析证明了钨原子的还原;磁性测量仅在光照后检测到这些状态。

作者总结道：“该系统展示了将太阳能以电子形式储存的显著效率”。

潜力与挑战

该技术开辟了将在阳光充足地区捕获的太阳能以液态形式运输到辐射较少地区的可能性，无需电缆、电池或专门的氢气储存设施。如果能够让储存的电子在数周内保持稳定而不仅仅是数小时，太阳能可以在国际间分配，并在需要时转化为燃料。

然而，仍然存在重要挑战：该系统依赖于甲醇作为关键成分，并且尚未在实验室外的长时间内测试其功能。

将太阳能转化为真正便携和可获得的资源的过程越来越近。此进展证明了在没有外部电力的情况下以液态形式储存和释放太阳能为氢气的可能性，使科学在向可能彻底改变全球能源转型的实际应用迈进了一步。