当前,随着工业领域的快速发展,可以看出,每日大量的热量没有被消耗掉,因为它不是在需要时产生的,而经过科研人员正式,使用沸石材料的热储存可以长时间储存热量而不会损失任何热量。Fraunhofer研究人员目前正致力于显着提高沸石的热导率。
如今,许多屋顶都装有太阳能集热器,为家庭提供温水。这在夏天很有效;然而,当家庭需要供暖时,供暖需求在冬季达到高峰。因此,热存储需要能够存储一部分多余的热量以供日后使用。传统上,大型水箱已用于此目的。水在这些水箱中被加热,然后热量直接作为热量储存。这种方法的问题是需要大体积,尽管绝缘良好,但也会损失热量。相比之下,热化学存储可以将夏季产生的热能保存起来以备在寒冷的冬季使用。天然沸石就是这样一种存储解决方案。与水不同,沸石不直接储存热量——相反,热量会带走储存在材料中的水。因此,在能量状态下,沸石是完全干燥的;相反,当水蒸气通过颗粒时,会释放热量。这样做的优点是能量不是以增加热量的形式储存,而是以化学状态的形式储存,这意味着在长期储存期间不会损失热量。
弗劳恩霍夫有机电子、电子束和等离子体技术FEP研究所的一组研究人员现在通过他们在ZeoMet项目上的工作解决了这个问题。“我们在沸石颗粒上涂上了铝——这在第一次尝试后就使热导率增加了一倍,而不会对水的吸附和解吸产生负面影响。我们目前的目标是通过调整涂层将其增加五到十倍,”弗劳恩霍夫FEP项目经理HeidrunKlostermann博士说。虽然这听起来相对简单,但它实际上带来了相当大的挑战。这意味着对于一升直径为5毫米的颗粒,大约一万个这样的小颗粒必须均匀地涂上铝。对于一毫米的晶粒尺寸,这相当于一百万个颗粒,总表面积为3.6平方米。颗粒越小,过程越具有挑战性。然而,较小的晶粒也增加了蓄热系统的比功率密度。为了获得足够的导热性,涂层还必须有几十微米厚——对于真空镀膜工艺,这比标准厚得多。
沸石不仅是一种很好的蓄热方法:它们还可以帮助为家用太阳能集热器以及移动应用提供冷却。例如,在商用车辆中,动力装置损失的热量可用于空调,作为热化学循环的一部分。从弗劳恩霍夫FEP研究人员的角度来看,用于此的混合材料提出了新的挑战。因此,科学家们正在寻求加强与来自研究和工业的材料开发商和系统工程师的联系,以期推进灵活供应加热和冷却的解决方案。