Forscher des SPECIFIC Innovation and Knowledge Centre und des COATED M2A-Programms der Swansea University haben mit der University of Bath zusammengearbeitet, um einen bahnbrechenden Fortschritt in der Wärmespeicherforschung zu erzielen und ein neues effizientes Material zu entwickeln, das leicht skalierbar ist und in Größe und Form an mehrere Personen angepasst werden kann Anwendungen.
Veröffentlicht im Zeitschrift für MaterialwissenschaftDas Material wurde aus Alginat hergestellt, einem kostengünstigen, reichlich vorhandenen und ungiftigen Algenderivat.
Der Prozess beginnt mit der Auflösung von Natriumalginat in Wasser. Anschließend wird Blähgraphit zugegeben und eine Gelierungsmethode gewählt:
Bei der ersten Methode wird die Lösung zum Einfrieren in eine Form überführt. Nachdem es mehr als zwei Stunden lang bei –20 °C gehalten wurde, bilden sich Perlen, die in eine gesättigte Calciumchloridlösung überführt werden.
Bei der zweiten Methode kommt eine Drop-Cast-Technik zum Einsatz, bei der die Mischung in ein thermochemisches Calciumsalz getropft wird, wodurch es bei Kontakt zu einer Gelierung kommt.
Die Forscher Jack Reynolds und Dr. Jonathon Elvins von der Swansea University erklären das neue Material, das sie auf Basis von Algen entwickelt haben und das Wärme speichern kann, die sonst verschwendet würde. Bildnachweis: SPECIFIC, Swansea University
Sobald eine ausreichende Salzdiffusion stattgefunden hat, werden die synthetisierten Perlen filtriert und bei 120 °C getrocknet.
Im Vergleich zu SPECIFICs bisherigem Trägermaterial Vermiculit bieten die Alginat-basierten Perlen beider Methoden eine bemerkenswerte Verbesserung der Wärmespeicherkapazität.
Die neuen kugelförmigen Perlen verfügen über eine erhöhte Salzkapazität und erreichen eine bis zu viermal höhere Energiedichte als der Vermiculit-Träger. Dies wird durch ihre effiziente Packung in einem Festbett erleichtert, das einen guten Luftstrom aufrechterhält. Dadurch kann das neue Material die gleiche Speicherkapazität für Wärmeenergie in nur einem Viertel des Volumens erreichen.
Jack Reynolds, der die Forschung im Rahmen seiner Doktorarbeit an der Swansea University leitete, erklärt: „Die Möglichkeit, ansonsten verschwendete Wärme aus verschiedenen Quellen, einschließlich Industriebetrieben und der Sommersonne, zurückzugewinnen und zu speichern, stellt eine spannende Chance auf der Suche nach Nachhaltigkeit dar.“ und erschwingliche Energieressourcen. Unser neues Wärmespeichermaterial stellt einen bedeutenden Schritt vorwärts bei der Realisierung dieses Potenzials dar.“
Dr. Jonathon Elvins, Senior Technology Transfer Fellow und Co-Autor, fügte hinzu: „SPECIFIC setzt sich weiterhin dafür ein, Innovationen in der Wärmespeichertechnologie voranzutreiben und aktiv mit Industriepartnern und Forschern weltweit zusammenzuarbeiten, um den Übergang zu einer grüneren und nachhaltigeren Zukunft zu beschleunigen.“
„Um neue Anwendungen für diese neueste Technologie zu erkunden, bereiten wir einen Versuch im Stahlwerk Trostre von Tata Steel UK vor, um Möglichkeiten zur Erfassung von Abwärme aus Industrieprozessen zur anderweitigen Nutzung zu untersuchen.“
Mehr Informationen:
Jack Reynolds et al., Entwicklung und Charakterisierung eines Verbundwerkstoffs auf Alginat- und Blähgraphitbasis für die thermochemische Wärmespeicherung, Zeitschrift für Materialwissenschaft (2023). DOI: 10.1007/s10853-023-08370-1