从冬天保暖到洗衣服，热量对日常生活至关重要。但随着全球应对气候变化，建筑日益增长的能源消耗是一个关键问题。目前，热量是通过燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料产生的，但随着世界向清洁能源的转变，这种情况将需要改变。
乔治亚理工学院乔治·w·伍德拉夫机械工程学院(ME)的研究人员正在开发不依赖化石燃料的更高效的供暖系统。他们证明，结合两种常见的盐可以帮助将清洁能源储存为热量;这可以用于加热建筑物或与热泵集成用于冷却建筑物。
研究人员在《能源存储杂志》上发表了一篇题为“使用具有改善水合动力学和循环稳定性的盐混合物的热化学储能”的文章。
反应回来的
蓄热的基本原理很简单，可以通过多种方法实现。一个基本的可逆化学反应是他们的方法的基础:一个正向反应吸收热量，然后储存它，而一个反向反应释放热量，使建筑物能够使用它。
自攻读博士学位以来，ME助理教授Akanksha Menon一直对热能储存感兴趣。当她来到佐治亚理工学院并创办了水-能源研究实验室(WERL)时，她不仅参与了储存技术和材料的开发，还研究了如何将它们整合到建筑物中。她认为了解基本的材料挑战可以转化为创造更好的存储。
她说:“我意识到，在科学层面上，我们对这些热化学材料如何在正反反应之间起作用还有很多不了解的地方。”
上等盐
Menon的反应用的是盐。每个盐分子在其结构中可以容纳一定数量的水分子。为了激发化学反应，研究人员用热量使盐脱水，这样盐就会以气体的形式排出水蒸气。为了逆转反应，他们用水将盐水合物化，迫使盐结构膨胀以容纳这些水分子。
这听起来像是一个简单的过程，但随着这个膨胀/收缩过程的发生，盐受到更大的压力，最终会机械失效，就像锂离子电池只有那么多次充放电循环一样。
梅农解释说:“你可以从一个漂亮的球形颗粒开始，但在它经历了几次脱水-水合循环之后，它就会分解成微小的颗粒，完全粉碎，或者过度水合，聚集成一个块。”
这些变化不一定是灾难性的，但它们确实使盐无法长期储存热量，因为储存容量会随着时间的推移而减少。
梅农和她的学生埃里克·巴博萨(Erik Barbosa)开始将盐与水以不同的方式反应。在两年多的时间里测试了六种盐后，他们发现了两种互补良好的盐。氯化镁常常因为吸收了太多的水而失效，而氯化锶的水合作用非常缓慢。总之，它们各自的局限性可以相互受益，并导致改进的储热。
“我们不打算混合盐;这只是我们尝试的实验之一，”梅农说。“然后我们看到了这种互动行为，并花了整整一年的时间试图理解为什么会发生这种情况，以及我们是否可以将其推广用于热能储存。”
未来的能源储存
梅农的这项研究才刚刚开始。她的下一步是开发能够包含这些盐的储热结构，这是能源地球项目的重点。
还计划进行系统级演示，其中一种解决方案是在填充床反应器中向鼓中填充盐。然后热空气会流过盐，使它们脱水，并像电池一样有效地给鼓充电。为了释放储存的能量，潮湿的空气会被吹过盐，使晶体重新水化。
随后释放的热量可以用于建筑物而不是化石燃料。虽然启动反应需要电力，但这可以来自非峰值(多余的可再生电力)，并且可以在高峰时段部署存储的热能。这是实验室中另一个正在进行的项目的重点。
最终，这项技术可能会带来气候友好型能源解决方案。此外，与锂电池等其他替代品不同，盐是一种广泛使用且成本低廉的材料，这意味着它的实施可能会很快。盐基热能储存可以帮助减少碳排放，这是应对气候变化的一项重要战略。
更多信息:Erik Barbosa等人，使用具有改进水化动力学和循环稳定性的盐混合物的热化学储能，《储能杂志》(2024)。DOI: 10.1016/j.est.2024.111916由佐治亚理工学院提供引文:工程团队使用盐进行热能储存(2024年，7月24日)从https://techxplore.com/news/2024-07-team-salt-thermal-energy-storage.html检索2024年7月25日本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
