An azobenzene-based photothermal energy storage system for co-harvesting photon energy and low-grade ambient heat via a photoinduced crystal-to-liquid transition

光化学 偶氮苯 材料科学 光热治疗 辐照 差示扫描量热法 光电子学 液晶 化学物理 化学 分子 纳米技术 有机化学 热力学 物理 核物理学
作者
Liqi Dong,Fei Zhai,Hui Wang,Cong Peng,Yiyu Feng,Wei Feng
出处
期刊:Energy materials [OAE Publishing Inc.]
卷期号:2 (4): 200025-200025 被引量:20
标识
DOI:10.20517/energymater.2022.26
摘要

Ambient heat, slightly above or at room temperature, is a ubiquitous and inexhaustible energy source that has typically been ignored due to difficulties in its utilization. Recent evidence suggests that a class of azobenzene (Azo) photoswitches featuring a reversible photoinduced crystal-to-liquid transition could co-harvest photon energy and ambient heat. Thus, a new horizon has been opened for recovering and regenerating low-grade ambient heat. Here, a series of unilateral para-functionalized photoinduced liquefiable Azo derivatives is presented that can co-harvest and convert photon energy and ambient heat into chemical bond energy and latent heat in molecules and eventually release them in the form of high-temperature utilizable heat. A straightforward crystalline-to-liquid phase transition achieved with ultraviolet light irradiation (365 nm) is enabled by appending a halogen/alkoxy group on the para-position of the Azo photoswitches, and the release of thermal energy is triggered by short-wavelength visible-light irradiation (420 nm). The phase transition properties of the trans- and cis-isomers and the energy density, storage lifetime and heat release performance of the cis-liquid are investigated with differential scanning calorimetry, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, and an infrared (IR) thermal camera. The experimental results indicate a high energy density of 335 J/g, a long lifetime of 5 d and a heat release of up to 6.3 °C due to the coupled photochemical-thermophysical mechanism. This work presents a new model for utilizing renewable energy, i.e., the photoinduced conversion of ambient thermal energy.

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