技术创新 | 新型液体材料可“装瓶”阳光，储能密度达锂电池两倍

技术原理：从晒伤机制中获取灵感

近日，加州大学圣巴巴拉分校副教授格蕾丝·韩及其团队研发出一种新型材料，能够捕获太阳光并将其储存在化学键中，在需要时以热能形式释放。这项技术属于分子太阳能热能（MOST）储能领域，相关研究成果已发表在《科学》杂志上。

研究团队从晒伤造成的DNA损伤中获得启发。当紫外线照射过久时，DNA中相邻碱基会连接形成特殊损伤结构，进一步受紫外线照射会扭曲成“杜瓦”异构体。研究人员意识到，这种异构体本质上是一种分子电池，其回弹效应释放热量的特性正是他们寻找的目标。

工作机制：可逆结构变化实现储能释放

团队通过合成该结构，创造出一种能够可逆储存和释放能量的分子。这种特殊设计的液体含有光响应性修饰的嘧啶酮分子，在阳光照射下，每个分子都会发生可逆结构变化，从低能构型转变为高能的应力构型。

可以将每个分子理解为微型弹簧。阳光照射时，“缠绕”弹簧迫使分子扭曲成富含能量的杜瓦异构体，分子能保持这种状态数月甚至数年而不释放能量。当施加催化剂如热或酸时，分子迅速恢复原状，将储存能量以热能形式释放。

研究团队博士生、论文第一作者韩阮表示，这相当于一种可充电太阳能电池，能够储存阳光并可重复充电。

性能突破：能量密度超越锂电池

在能量存储测试中，嘧啶酮系统实现了每公斤约1.6兆焦耳的能量密度，大约是标准锂离子电池（每公斤约0.9兆焦耳）的两倍。相比之下，以往研究的降冰片二烯能量密度最高约0.97兆焦/千克，氮硼烷仅为0.65兆焦/千克。

除了能够反复充放电而不破坏结构外，该分子还能储存能量长达数月。杜瓦异构体极其稳定，室温下计算出的半衰期长达481天。这意味着夏季储存的能量到冬季需要取暖时仍能保持可用状态。

实际验证：释放热量足以煮沸水

韩教授团队的关键突破在于将高能量密度转化为实际成果。研究证明，这种材料释放的热量足以将水煮沸——这在以往该领域难以实现。研究人员表示，在常温常压下煮沸水是一项巨大成就。

由于系统由溶解的分子溶液构成，具有高度可扩展性，易于集成到现有系统中。增加储能容量只需使用更多溶液，且溶液可用常规管道泵送、运输和储存，这一特性使其被形容为“瓶装太阳”。

应用前景：从离网供暖到季节性储能

这项技术为多种实际应用打开大门，包括露营时的离网供暖和家庭热水供应。由于材料可溶于水，可将其泵入屋顶太阳能集热器，白天阳光将分子转化为富含能量形式，储存在水箱中供夜间提供热能。

论文合著者、韩实验室博士生本杰明·贝克指出，使用太阳能电池板需要额外电池系统储能，而分子太阳能热能存储技术中，材料本身就能储存太阳光能。

另一个应用场景是季节性储能：装置可在夏季充电储存，冬季用于供暖。杜瓦异构体还有潜力通过与热电发电机和热力循环集成来发电。

未来挑战：距离实际应用仍需探索

尽管取得突破，距离将该系统应用于实际家庭供暖仍有距离。研究人员需要探索能够吸收更多光谱范围、更高效转化为活化态的分子，以进一步提升技术实用性。

参考来源：

[1]https://news.ucsb.edu/2026/022384/ucsb-scientists-bottle-sun-liquid-battery

[2]https://newatlas.com/energy/molecular-solar-thermal-energy-storage-liquid/

[3]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec6413

[4]https://arstechnica.com/science/2026/02/dna-inspired-molecule-breaks-records-for-storing-solar-heat/

[5]https://www.universityofcalifornia.edu/news/scientists-bottle-sun-liquid-battery