most az MIT kutatói által kifejlesztett új kémiai kompozit alternatívát kínálhat. Használható a napból vagy bármely más forrásból származó hő tárolására a nap folyamán egyfajta termikus akkumulátorban, és szükség esetén felszabadíthatja a hőt, például szakács vagy melegítés után sötétedés után.

a hőtárolás általános megközelítése az úgynevezett fázisváltó anyag (PCM) használata, ahol a bemenő hő megolvasztja az anyagot, és annak fázisváltozása-Szilárdról folyadékra-energiát tárol. Amikor a PCM-et visszahűtik az olvadáspontja alá, akkor szilárd anyaggá alakul, ekkor a tárolt energia hő formájában szabadul fel. Számos példa van ezekre az anyagokra, beleértve az alacsony hőmérsékletű alkalmazásokhoz használt viaszokat vagy zsírsavakat, valamint a magas hőmérsékleten használt olvadt sókat. De minden jelenlegi PCM-nek nagy szigetelésre van szüksége, és ellenőrizhetetlenül haladnak át ezen a fázisváltozáson, és viszonylag gyorsan elveszítik tárolt hőjüket.

ehelyett az új rendszer molekuláris kapcsolókat használ, amelyek a fény hatására megváltoztatják az alakjukat; a PCM-be integrálva a hibrid anyag fázisváltási hőmérséklete fénnyel állítható be, lehetővé téve a fázisváltás hőenergiájának fenntartását még jóval az eredeti anyag olvadáspontja alatt is.Grace Han, Huashan Li és Jeffrey Grossman professzor új megállapításai a Nature Communications folyóiratban jelentek meg ezen a héten.

“a hőenergiával az a baj, hogy nehéz megtartani” – magyarázza Grossman. Tehát a csapata kifejlesztette a hagyományos fázisváltó anyagok lényegében kiegészítőit, vagy ” kis molekulákat, amelyek szerkezeti változáson mennek keresztül, amikor fény ragyog rájuk.”A trükk az volt, hogy megtalálják a módját, hogy ezeket a molekulákat integrálják a hagyományos PCM anyagokkal, hogy a tárolt energiát hő formájában felszabadítsák, igény szerint. “Olyan sok alkalmazás van, ahol hasznos lenne a hőenergiát oly módon tárolni, hogy szükség esetén kiválthassa” – mondja.

a kutatók ezt úgy érték el, hogy a zsírsavakat egy olyan szerves vegyülettel kombinálták, amely reagál a fényimpulzusra. Ezzel az elrendezéssel a fényérzékeny komponens megváltoztatja a másik komponens hőtulajdonságait, amely tárolja és felszabadítja az energiát. A hibrid anyag melegítéskor megolvad, és miután ultraibolya fénynek van kitéve, akkor is megolvad, ha visszahűl. Ezután, amikor egy másik fényimpulzus váltja ki, az anyag feloldódik, és visszaadja a termikus fázisváltási energiát.

“azáltal, hogy egy fényaktivált molekulát integrálunk a látens hő hagyományos képébe, újfajta vezérlőgombot adunk hozzá olyan tulajdonságokhoz, mint az olvadás, a megszilárdulás és a túlhűtés”-mondja Grossman, aki Morton és Claire Goulder, a környezeti rendszerek Családprofesszora, valamint az anyagtudomány és a mérnöki professzor.

a rendszer bármilyen hőforrást felhasználhat, nem csak a napenergiát, mondja Han. “A hulladékhő rendelkezésre állása széles körben elterjedt, az ipari folyamatoktól kezdve a napenergiáig, sőt még a járművekből származó hő is, és általában csak elpazarolják.”A hulladék egy részének hasznosítása lehetővé teheti a hő újrahasznosítását hasznos alkalmazásokhoz.

” amit technikailag csinálunk-magyarázza Han -, egy új energiagát telepítése, így a tárolt hőt nem lehet azonnal felszabadítani.”Kémiailag tárolt formájában az energia hosszú ideig maradhat, amíg az optikai trigger aktiválódik. A kezdeti kisüzemi laboratóriumi verziókban megmutatták, hogy a tárolt hő legalább 10 órán keresztül stabil maradhat, míg egy hasonló méretű, közvetlenül hőt tároló eszköz néhány percen belül eloszlatja. És “nincs alapvető oka annak, hogy miért nem lehet magasabbra hangolni” – mondja Han.

a kezdeti proof-of-concept rendszerben “a hőtároló anyag hőmérsékletváltozása vagy túlhűtése akár 10 C (18 F) fokot is elérhet, és reméljük, hogy magasabbra tudunk menni” – mondja Grossman.

már ebben a verzióban “az energiasűrűség meglehetősen jelentős, annak ellenére, hogy hagyományos fázisváltó anyagot használunk”-mondja Han. Az anyag körülbelül 200 Joule-t képes tárolni grammonként, ami szerinte “nagyon jó minden szerves fázisváltó anyaghoz.”És már” az emberek érdeklődést mutattak arra, hogy ezt a vidéki Indiában szakácsként használják” – mondja. Ezeket a rendszereket mezőgazdasági növények szárítására vagy helyiségfűtésre is fel lehet használni.

“a munka iránti érdeklődésünk az volt, hogy bemutassuk a koncepció bizonyítékát”-mondja Grossman -, de úgy gondoljuk, hogy sok lehetőség van arra, hogy fényt aktiváló anyagokat használjunk a fázisváltó anyagok hőtároló tulajdonságainak eltérítésére.”