Nyní, nové chemické kompozitní vyvinut vědci na MIT by mohl poskytnout alternativu. To může být použit k ukládání tepla ze slunce nebo jiného zdroje během dne v jakési tepelné baterie, a to by mohlo uvolnit teplo v případě potřeby, například pro vaření nebo topení po setmění.
běžným přístupem k tepelnému skladování je použití takzvaného materiálu pro změnu fáze (PCM), kde vstupní teplo roztaví materiál a jeho fázová změna-z pevné látky na kapalinu-ukládá energii. Když se PCM ochladí zpět pod teplotu tání, změní se zpět na pevnou látku, v tomto okamžiku se uložená energie uvolní jako teplo. Existuje mnoho příkladů těchto materiálů, včetně vosků nebo mastných kyselin používaných pro nízkoteplotní aplikace a roztavených solí používaných při vysokých teplotách. Všechny současné PCM však vyžadují velkou izolaci a nekontrolovatelně procházejí teplotou změny fáze a relativně rychle ztrácejí uložené teplo.
Místo toho, nový systém využívá molekulární přepínače, které mění tvar v reakci na světlo; když integrovaný do PCM, fáze-změna teploty hybridní materiál může být upravena s světlo, což umožňuje tepelné energie fáze změny musí být udržována i pod teplotou tání původní materiál.
nové poznatky, MIT postdoktorandi Grace Han a Huashan Li a Profesor Jeffrey Grossman, jsou hlášeny tento týden v časopise Nature Communications.
„problém s tepelnou energií je, že je těžké ji udržet,“ vysvětluje Grossman. Takže jeho tým vyvinul to, co jsou v podstatě doplňky pro tradiční materiály pro změnu fáze, nebo “ malé molekuly, které procházejí strukturální změnou, když na ně svítí světlo.“Trikem bylo najít způsob, jak tyto molekuly integrovat s konvenčními materiály PCM, aby uvolnily uloženou energii jako teplo na vyžádání. „Existuje tolik aplikací, kde by bylo užitečné ukládat tepelnou energii způsobem, který vám umožní spustit ji v případě potřeby,“ říká.
vědci toho dosáhli kombinací mastných kyselin s organickou sloučeninou, která reaguje na puls světla. Tímto uspořádáním mění složka citlivá na světlo tepelné vlastnosti druhé složky, která ukládá a uvolňuje svou energii. Hybridní materiál se při zahřátí roztaví a po vystavení ultrafialovému světlu zůstane roztavený, i když se ochladí zpět. Dále, když je vyvolán jiným pulsem světla, Materiál rozhoduje a vrací energii pro změnu tepelné fáze.
„integrací světlem aktivované molekuly do tradiční obraz latentní teplo, přidáme nový druh ovladač pro vlastnosti, jako je tání, tuhnutí, a podchlazení,“ říká Grossman, kdo je Morton a Claire Goulder a Rodina Profesora v oblasti Životního prostředí Systémů, stejně jako profesor vědy o materiálech a inženýrství.systém by podle Hana mohl využívat jakýkoliv zdroj tepla, nejen solární. „Dostupnost odpadního tepla je rozšířená, od průmyslových procesů až po sluneční teplo a dokonce i teplo vycházející z vozidel, a obvykle je to jen zbytečné.“Využití některých těchto odpadů by mohlo poskytnout způsob recyklace tohoto tepla pro užitečné aplikace.
„to, co děláme technicky,“ vysvětluje Han, “ je instalace nové energetické bariéry, takže uložené teplo nelze okamžitě uvolnit.“Ve své chemicky uložené formě může energie zůstat po dlouhou dobu, dokud není aktivována optická spoušť. V jejich počáteční drobné laboratorní verze, se ukázalo, skladovat teplo může zůstat stabilní po dobu nejméně 10 hodin, vzhledem k tomu, že zařízení podobné velikosti ukládání tepla přímo by se rozptýlí během několika minut. A není žádný zásadní důvod, proč by se to nedalo vyladit tak, aby to šlo výš,“ říká Hana.
V počáteční proof-of-concept system „změna teploty nebo podchlazení, že jsme dosáhli pro tento tepelné skladování materiálu může být až 10 ° C (18 F), a doufáme, že můžeme jít výš,“ říká Grossman.
již v této verzi „hustota energie je poměrně významná, i když používáme konvenční materiál pro změnu fáze,“ říká Han. Materiál může ukládat asi 200 joulů na gram, což je podle ní „velmi dobré pro jakýkoli materiál pro změnu organické fáze.“A již“ lidé projevili zájem o použití tohoto pro vaření ve venkovské Indii, “ říká. Takové systémy by mohly být také použity pro sušení zemědělských plodin nebo pro vytápění prostor.
„naším zájmem o tuto práci bylo ukázat důkaz konceptu,“ říká Grossman, “ ale věříme, že existuje velký potenciál pro použití materiálů aktivovaných světlem k únosu tepelných skladovacích vlastností materiálů pro změnu fáze.“
