太阳是地球上最丰富的能源，但即将上市的新设计可以让其能量在日落后仍然流动。
研究人员正在探索各种策略，以随时取用阳光，将太阳能转化为可以储存、运输和按需使用的燃料。 储备多余的电力可以帮助太阳能发电厂在整天持续发电，从而减少太阳能最大的缺点之一。 太阳能燃料还可以用于驱动汽车的燃料电池或为家庭供暖。
一种存储方法是从薄而扁平的太阳能叶片中获取氢气（ClimateWire，3月29日）。
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“这种工作方式是叶片样本被照亮。 样本吸收光并产生电子，”Sun Catalytix 首席技术官 Tom Jarvi 说，该公司正在将这项技术推向市场。 他说，叶片表面的自由电子随后与水相互作用，催化水分解成叶片光照侧的氧气和阴暗侧的氢气。 该机制模仿了植物如何将阳光转化为能量，因此称为“叶片”。
Jarvi 与麻省理工学院能源与化学教授、首席研究员 Daniel Nocera 一起，上周在《科学》杂志上共同撰写了一篇论文，展示了该设备。
“这个特殊的结果是过去未曾结合在一起的几件事的组合，”Jarvi 说。 在论文中，该叶片是无线的，没有外部输入或电极，并且由低成本材料（如硅和钴）制成。 此外，该装置在将光转化为氢气方面的效率为 2.5%。
现在的目标是在进一步降低成本的同时提高系统效率。
“我们目前真正真诚的重点是利用这个叶片结果并致力于纳米级，”Jarvi 说。 Sun Catalytix 总裁兼首席执行官 Mike Decelle 表示，目前的策略是制造可以从水中产生氢气的纳米粒子。 “形象化这一点的方法是，您拥有数十亿个太阳能电池，而不是大型太阳能电池，”Decelle 说。 “这将提供我们正在努力实现的最低成本的氢气。”
捕获热量和能量
太阳能还可以用于生产传统的碳基燃料，如汽油。 该系统的优势在于，制造和使用燃料的基础设施已经到位。
在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校，研究人员开发了一种将二氧化碳有效转化为一氧化碳的方法，一氧化碳是合成气或“合成燃料”的成分。
Dioxide Materials 首席执行官兼退休教授 Rich Masel 说：“石油公司有将这种[合成气]转化为汽油、柴油和航空燃料的工艺，”他指出，像 BP PLC 这样的公司已经运营了 20 年的合成燃料工厂，尽管他们使用天然气而不是回收碳作为原料。
Masel 与化学工程研究生 Brian Rosen、最近获得化学工程博士学位的 Wei Zhu、博士后研究员 Amin Salehi-Khojin 以及伊利诺伊大学的其他科学家合作，使用离子液体来稳定二氧化碳-一氧化碳转化过程中的中间体。 离子液体是带电分子的溶液，这些分子与碳化合物结合，大大降低了反应所需的能量。 Masel 设想该系统由太阳能驱动，产生燃料为汽车、飞机和发电机提供动力，以填补太阳能发电的空白。
Zhu 说：“这是一个非常棒的项目，因为您可以减少二氧化碳，并且可以更有效地存储太阳能和风能。” 该团队还在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。
然而，研究人员不仅仅关注将太阳光转化为电力； 一些人还在寻找捕获太阳热量的方法。 麻省理工学院材料科学与工程系副教授 Jeffrey Grossman 最近获得了美国能源部高级研究计划署 (ARPA-E) 的资助，以捕获太阳的热量并按需释放（ClimateWire，9 月 30 日）。
Grossman 说：“我们都非常熟悉存储电能的概念。 那就是电池，以及其他像超级电容器之类的东西。” “热量不存在这种情况，至少在可充电的方式中不存在。”
在阳光下为“热电池”充电
Grossman 使用一种名为偶氮苯的化合物以及碳纳米管（由碳制成的微小圆柱体），创造了一种一步捕获太阳能并存储太阳能的方法。 然后可以触发相同的材料以根据需要产生高达 350 摄氏度的热量。
Grossman 说：“这里的[能量]密度远低于汽油，但与锂离子电池一样好或更好。” “我们需要可以充电 10,000 次的可充电[热]电池，而充电站就是太阳。”
Grossman 表示，存储热量很重要，因为最终，90% 的能量最终会变成热量。 他说，这项技术可用于在从便携式设备到电网级太阳能聚光器的范围内发电或产生热量。 此外，热存储化合物可以通过管道泵送并分配到家庭以加热空气或加热水。
Grossman 现在正寻求提高热化合物的能量密度，使其与化石燃料相当或更好。
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