Termal Enerji Depolama için Yeni Kompozit Malzeme Sınıfı
İtalyan araştırmacılar, yenilenebilir enerjiye dayalı sistemlerin benimsenmesine yardımcı olabilecek yeni bir malzeme geliştirdiler. Termokimyasal enerji depolama için çimento, tuz ve su kombinasyonunu kullanan ucuz bir teknolojiye dayanan yeni malzeme, ısıyı kışın kullanılmak üzere yaz ayları boyunca depolayabilir ve yeni bir kompozit malzeme sınıfına öncülük edebilir.
Dünya çapında kullanılan toplam enerjinin yaklaşık %90’ı termal enerjinin üretildiği ya da işlendiği prosesleri içerir. Enerji fazlası ile talebin en yüksek olduğu durum arasındaki zaman farkının çözülmesi zorunludur. Bu, tüketim dengesini kurmaya yardımcı olmak için ucuz depolama sistemlerini entegre ederek yenilenebilir enerji kaynaklarından daha verimli bir şekilde yararlanmanın anahtarıdır.
Turin Üniversitesi ve İtalyan Ulusal Araştırma Merkezi’nin Gelişmiş Enerji Teknolojileri Enstitüsü’nden bir ekip, yüksek yoğunluklu ısıyı uzun süreler boyunca ve önemli kayıplar olmadan depolamaya olanak sağlayan yeni teknolojileri araştırıyor. Scientific Reports’ta bildirildiği gibi araştırmacılar, çimentonun gözenekleri arasında bulunan tuzların hidrasyonu aracılığıyla ısı üretme potansiyelini, depolanan enerji maliyetleri ile ilgili olarak en iyi bilinen malzemelerin çoğuyla karşılaştırıldığında iyi sonuçlar veren bir yaklaşım ile kanıtladılar.
Tuzun bir bardak su içerisinde çözünmesine benzer şekilde, bazı tuzlar bardağı ısıtırken bazıları soğutur. Araştırmacılar, sıvı su yerine, tuzu çözmeden su buharı kullandılar, bu da tuzla etkileşime girerek ısı üretiyor. Tamamen hidrate olduktan sonra ise tuzu sadece kurutarak fazla suyu ortamdan uzaklaştırıp başlangıç durumuna döndürmek mümkün.
Yapılan çalışmada termokimyasal ısı depolama için kompozit malzemeler içerisindeki iyi ayarlanmış çimento bazlı ana matrislerin, enerji depolama için uygulanabilir ve çok daha ucuz olduğu gösterilmiştir. Kullanılan malzemelerin toplam maliyeti çok düşüktür ve yüzlerce kez tekrarlanan ısıtma-soğutma döngüsünden sonra bile mükemmel stabilite sunar, yani enerji davranışları iyidir.
Ekip lideri Eliodoro Chiavazzo, “Bu çalışmanın ana katkılarından biri, tuzun halihazırda içinde bulunduğu gözenekli çimentonun hazırlanmasını içeren kompozit malzeme sentezi için tamamen yeni bir “yerinde” protokolün tanıtılmasıdır” diyor. Çimentonun, karmaşık kimyasal bileşimi ve etkileşimleriyle bir matris olarak kullanılması, sorbent kompozit malzemelerin uzun vadeli davranışını daha iyi anlamak için de yararlı olabilir.
Bundan sonra ekip, su alımı, ısı salımı, sıcaklık artışı dahil olmak üzere malzemeleri daha da iyileştirmek ve ayrıca zaman ve döngü sayısı açısından kabul edilebilir stabilite sınırları içinde tutarken depolanan enerjinin maliyetini düşürmek için kompozitin temel bileşenlerine yönelik sistematik bir optimizasyon prosedürü yayınlamayı umuyor.
Kaynak: materialstoday.com
