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從“海藻”中提取的儲熱新材料能量密度提高了3倍
據《材料科學》雜志發表的最新研究成果顯示,英國斯旺西大學的SPECIFIC創新和知識中心與巴斯大學合作,在儲熱材料研究方面取得了突破性進展,開發了一種新的高效材料——儲熱效率是該團隊之前開發材料的四倍。
儲熱材料的基本性能
所謂儲熱材料,是指能夠在熱源充足時吸收和儲存熱能,在需要時釋放熱能的材料。一般儲熱材料需要具備以下性能:
首先,儲熱材料需要具有高熱容量和高儲熱密度,即在吸熱時單位體積或單位質量的材料能夠儲存更大更多的熱能。只有這樣,才能提高儲熱的效率以及系統的緊湊性和便攜性。
其次,儲熱材料中的相變溫度應與實際應用需求相匹配。所謂相變溫度,是指材料在吸熱或釋熱過程中發生相變的溫度。通過控制相變溫度,可以在需要時釋放熱能,并在熱源恢復時重新吸收熱能。
再則,儲熱材料應具備良好的熱穩定性和可逆性,即能夠多次循環地儲熱和釋熱,并在此過程中保持其性能不發生明顯變化或衰減。這是確保儲熱材料長期可靠運行的重要因素。
源自海藻的新材料
儲熱材料的最新研發成果,是科學家們從海藻中提取出的新材料。該材料可以用來捕捉夏季的陽光以備冬季使用;而且,易于擴展,可以能夠通過調整尺寸和形狀,以適應多種應用。
據研究人員介紹,這種新材料是以海藻酸鹽制成的小珠子的形式存在的。海藻酸鹽是一種廉價、豐富且無毒的海藻衍生物。
新材料的整個制造過程是從海藻酸鈉在水中的溶解開始;然后在此基礎上,加入膨脹石墨,再選擇凝膠化方法:第一種方法是通過將溶液轉移到模具中冷凍來實現的。在- 20°C下保存兩個多小時后,“小珠子”形成并轉移到飽和氯化鈣溶液中。第二種方法使用滴注技術,將混合物滴入非化學鈣鹽中,在接觸時產生凝膠。最后,合成的珠子會被過濾并在120°C下干燥。與該團此前研發的儲熱材料相比,兩種方法生產的藻酸鹽基珠在儲熱能力方面都有顯著的提高。
“新的球形珠子擁有更高的鹽容量,能量密度是此前的4倍。而且該方案從各種來源回收和儲存浪費的熱量,為尋求可持續和負擔得起的能源提供了一個令人興奮的機會。”研究人員表示。而為了探索這項最新技術的新應用,研究團隊正準備在鋼鐵廠中進行試驗,研究從工業過程中捕獲廢熱供其他地方使用的方法。
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