摆脱化石燃料的全球目标，需要高效、廉价和可持续的能源储存，以充分利用可再生能源。融合热能储存材料与卡诺Carnot电池（注：卡诺电池（也称热泵储电）是基于热力循环和储热（冷）技术发展而来的新型大规模储能系统。主要原理是抽热储能技术，电能以热能的形式存储，然后再利用热能发电，实现电-热-电的存储与转化），可以彻底改变能源储存领域。然而，缺少稳定、廉价和高能量密度的热能储存材料，阻碍了卡诺电池技术的发展。近日，澳大利亚 莫纳什大学（Monash University）Saliha Saher，Douglas R. MacFarlane & Karolina Matuszek等，在Nature上发文，报道了一种“三模态trimodal ”材料，通过整合三种不同能量储存模式（相变潜热latent、热化学的和显热储能），协同储存大量的热能。在150°C左右，硼酸和琥珀酸的低共熔混合物发生相变，具有394±5%Jg−1高可逆热能吸收记录。研究表明，这种相变涉及硼酸组分的熔化，同时经历脱水为溶解于液体中的偏硼酸和水。保持液态使得偏硼酸在冷却时容易地再水合，以再形成硼酸。在1,000次加热-冷却循环中，证实了热稳定性。这种材料成本很低，环保且可持续。这种固-液相变和化学反应相结合，为高能量容量材料的开发，开辟了新路径。Trimodal thermal energy storage material for renewable energy applications. 三模态热能储存材料，用于可再生能源应用
图1:三模态热能存储。
图2: 硼酸和琥珀酸二元混合物的热行为。
图3: 三模态热能储存材料的长期性能。
文献链接Saher, S., Johnston, S., Esther-Kelvin, R. et al. Trimodal thermal energy storage material for renewable energy applications. Nature 636, 622–626 (2024).
