太陽是地球上最豐富的能源，但即將上市的新設計可以讓其能量在日落後仍然流動。
研究人員正在探索各種策略，以隨時取用陽光，將太陽能轉化為可以儲存、運輸和按需使用的燃料。 儲備多餘的電力可以幫助太陽能發電廠在整天持續發電，從而減少太陽能最大的缺點之一。 太陽能燃料還可以用於驅動汽車的燃料電池或為家庭供暖。
一種儲存方法是從薄而扁平的太陽能葉片中獲取氫氣（ClimateWire，3月29日）。
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“這種工作方式是葉片樣本被照亮。 樣本吸收光併產生電子，”Sun Catalytix 首席技術官 Tom Jarvi 說，該公司正在將這項技術推向市場。 他說，葉片表面的自由電子隨後與水相互作用，催化水分解成葉片光照側的氧氣和陰暗側的氫氣。 該機制模仿了植物如何將陽光轉化為能量，因此稱為“葉片”。
Jarvi 與麻省理工學院能源與化學教授、首席研究員 Daniel Nocera 一起，上週在《科學》雜誌上共同撰寫了一篇論文，展示了該裝置。
“這個特殊的結果是過去未曾結合在一起的幾件事的組合，”Jarvi 說。 在論文中，該葉片是無線的，沒有外部輸入或電極，並且由低成本材料（如矽和鈷）製成。 此外，該裝置在將光轉化為氫氣方面的效率為 2.5%。
現在的目標是在進一步降低成本的同時提高系統效率。
“我們目前真正真誠的重點是利用這個葉片結果並致力於奈米級，”Jarvi 說。 Sun Catalytix 總裁兼執行長 Mike Decelle 表示，目前的策略是製造可以從水中產生氫氣的奈米粒子。 “形象化這一點的方法是，您擁有數十億個太陽能電池，而不是大型太陽能電池，”Decelle 說。 “這將提供我們正在努力實現的最低成本的氫氣。”
捕獲熱量和能量
太陽能還可以用於生產傳統的碳基燃料，如汽油。 該系統的優勢在於，製造和使用燃料的基礎設施已經到位。
在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校，研究人員開發了一種將二氧化碳有效轉化為一氧化碳的方法，一氧化碳是合成氣或“合成燃料”的成分。
Dioxide Materials 執行長兼退休教授 Rich Masel 說：“石油公司有將這種[合成氣]轉化為汽油、柴油和航空燃料的工藝，”他指出，像 BP PLC 這樣的公司已經運營了 20 年的合成燃料工廠，儘管他們使用天然氣而不是回收碳作為原料。
Masel 與化學工程研究生 Brian Rosen、最近獲得化學工程博士學位的 Wei Zhu、博士後研究員 Amin Salehi-Khojin 以及伊利諾伊大學的其他科學家合作，使用離子液體來穩定二氧化碳-一氧化碳轉化過程中的中間體。 離子液體是帶電分子的溶液，這些分子與碳化合物結合，大大降低了反應所需的能量。 Masel 設想該系統由太陽能驅動，產生燃料為汽車、飛機和發電機提供動力，以填補太陽能發電的空白。
Zhu 說：“這是一個非常棒的專案，因為您可以減少二氧化碳，並且可以更有效地儲存太陽能和風能。” 該團隊還在《科學》雜誌上發表了他們的研究成果。
然而，研究人員不僅僅關注將太陽光轉化為電力； 一些人還在尋找捕獲太陽熱量的方法。 麻省理工學院材料科學與工程系副教授 Jeffrey Grossman 最近獲得了美國能源部高階研究計劃署 (ARPA-E) 的資助，以捕獲太陽的熱量並按需釋放（ClimateWire，9 月 30 日）。
Grossman 說：“我們都非常熟悉儲存電能的概念。 那就是電池，以及其他像超級電容器之類的東西。” “熱量不存在這種情況，至少在可充電的方式中不存在。”
在陽光下為“熱電池”充電
Grossman 使用一種名為偶氮苯的化合物以及碳奈米管（由碳製成的微小圓柱體），創造了一種一步捕獲太陽能並存儲太陽能的方法。 然後可以觸發相同的材料以根據需要產生高達 350 攝氏度的熱量。
Grossman 說：“這裡的[能量]密度遠低於汽油，但與鋰離子電池一樣好或更好。” “我們需要可以充電 10,000 次的可充電[熱]電池，而充電站就是太陽。”
Grossman 表示，儲存熱量很重要，因為最終，90% 的能量最終會變成熱量。 他說，這項技術可用於在從行動式裝置到電網級太陽能聚光器的範圍內發電或產生熱量。 此外，熱儲存化合物可以透過管道泵送並分配到家庭以加熱空氣或加熱水。
Grossman 現在正尋求提高熱化合物的能量密度，使其與化石燃料相當或更好。
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