最近，“能量儲(chǔ)存”已成為以其他形式儲(chǔ)存電能的同義詞，通常是在電化學(xué)電池中。但是你將如何儲(chǔ)存熱能呢？熱水？熔鹽？好吧，通過這些方法，您最多可以將熱量儲(chǔ)存幾個(gè)小時(shí)或幾天。我們能在夏天吸收熱量并儲(chǔ)存到冬天嗎？

根據(jù)德國弗勞恩霍夫研究所的研究，答案似乎是肯定的。他們的解決方案：沸石。沸石是氧氣濃縮器中使用的礦物質(zhì)，它們的分子篩阻止（較大分子）氮?dú)馔ㄟ^，釋放出富含氧氣的空氣。弗勞恩霍夫研究所的研究人員正在將沸石用于另一種用途——儲(chǔ)存熱量。

該研究所的一篇論文稱，天然沸石是一種“熱化學(xué)”存儲(chǔ)材料。“與水不同，沸石不會(huì)直接儲(chǔ)存熱量——相反，熱量會(huì)帶走儲(chǔ)存在材料中的水。因此，在能量狀態(tài)下，沸石是完全干燥的；相反，當(dāng)水蒸氣通過顆粒時(shí)，就會(huì)釋放熱量?！?/p>

這里的優(yōu)點(diǎn)是能量不是以增加熱量的形式存儲(chǔ)，而是以化學(xué)狀態(tài)存儲(chǔ)。這意味著在長期儲(chǔ)存期間不會(huì)損失熱量。然而，也有另一面。沸石的導(dǎo)熱性很差，這使得熱量更難從熱交換器傳遞到材料并返回。

弗勞恩霍夫有機(jī)電子、電子束和等離子體技術(shù) FEP 研究所的一組研究人員通過他們的 ZeoMet 項(xiàng)目解決了這個(gè)問題?！拔覀冇娩X包覆了沸石顆?！诘谝淮螄L試后，這使熱導(dǎo)率增加了一倍，而且不會(huì)對(duì)水的吸附和解吸產(chǎn)生負(fù)面影響?！睋?jù)弗勞恩霍夫 FEP 項(xiàng)目經(jīng)理 Heidrun Klostermann 稱，研究人員目前正試圖通過調(diào)整涂層將其增加五到十倍。

雖然這聽起來相對(duì)簡(jiǎn)單，但它實(shí)際上帶來了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。對(duì)于一升直徑為 5 毫米的顆粒，大約 10,000 個(gè)這樣的小顆粒必須均勻地涂上鋁。對(duì)于一毫米的粒度，這相當(dāng)于一百萬個(gè)總表面積為 3.6 平方米的顆粒。顆粒越小，過程越具有挑戰(zhàn)性。然而，較小的晶粒也增加了蓄熱系統(tǒng)的比功率密度。為了獲得足夠的導(dǎo)熱性，涂層必須有幾十微米厚——對(duì)于真空涂層工藝，這比通常厚得多。

盡管如此，研究人員克服了這些挑戰(zhàn)。他們研究了熱蒸發(fā)，即鋁線在真空中連續(xù)送入加熱的陶瓷板上，使鋁蒸發(fā)并沉積在顆粒上作為涂層。顆粒必須在桶中連續(xù)循環(huán)以均勻地涂覆它們。Klostermann 說：“主要的困難在于在顆粒滾動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行涂層，以及確保涂層均勻到足夠的程度?！?“我們的工程師、物理學(xué)家和精密機(jī)械師的出色合作是幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要資產(chǎn)?！?/p>

沸石不僅可以用于蓄熱，還可以為家用太陽能集熱器以及移動(dòng)應(yīng)用提供冷卻。例如，在商用車輛中，動(dòng)力裝置的熱量損失可用于空調(diào)作為熱化學(xué)循環(huán)的一部分。據(jù)弗勞恩霍夫 FEP 研究人員稱，所使用的混合材料帶來了新的挑戰(zhàn)。

因此，他們希望加強(qiáng)與材料開發(fā)商和系統(tǒng)工程師的聯(lián)系，以尋找靈活供應(yīng)供暖和制冷的解決方案。