Bežný materiál ukladá a uvoľňuje tepelnú energiu na požiadanie
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 7. 4. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Japonskí výskumníci dokázali, že bežný materiál dokáže výborne uskladňovať a uvoľňovať teplo. Vďaka tomu by mohol byť užitočný na recykláciu odpadového tepla z priemyslu. Materiál vymieňa vodu so vzduchom, čo mu umožňuje rýchlo absorbovať alebo uvoľňovať teplo.
Predmetný materiál je navrstvený minerál oxidu manganičitého, ktorý obsahuje draselné ióny a kryštalickú vodu. To z neho robí typ birnesitu, bežného prírodného minerálu, ktorý sa ukazuje ako sľubný pri skladovaní energie a ako katalyzátor hydrolýzy.
V rámci novej štúdie výskumníci z japonskej univerzity v Tohoku a spoločnosti Rigaku Corporation zistili, že materiál sa dobre hodí aj na uskladnenie tepla. Tím vyrobil materiál vo forme čierneho prášku, potom použil röntgenové žiarenie a transmisnú elektrónovú mikroskopiu na štúdium jeho kryštálovej štruktúry počas zahrievania a chladenia materiálu.
Výskumníci zistili, že materiál výborne uchováva a uvoľňuje teplo prostredníctvom mechanizmu známeho ako interkalácia vody. V podstate, keď je materiál vystavený dostatočnému teplu, molekuly vody uložené v jeho vnútri získavajú energiu a uvoľňujú sa do okolitého vzduchu. Takto dehydratovaný materiál účinne uchováva túto tepelnú energiu, kým nie je znovu zvlhčený vlhkým vzduchom, a vtedy absorbuje molekuly vody a teplo opäť uvoľní.
„Tento mechanizmus, pri ktorom sa molekuly vody reverzibilne vkladajú do vrstveného materiálu, je veľmi výhodný pre ukladanie tepla,“ povedal Tetsu Ichitsubo, zodpovedajúci autor štúdie. „Je veľmi rýchly, reverzibilný a štruktúra materiálu je dobre zachovaná. Taktiež kyslík v atmosfére nedegraduje vrstevnatý kryštál oxidu manganičitého a voda ho nerozpúšťa. To z neho robí vynikajúceho kandidáta na opätovné využitie odpadového tepla v priemyselnom prostredí.“
V tomto prípade bol materiál zahriaty na 200 stupňov Celzia, aby sa spustila dehydratácia, a ochladený na 120 stupňov Celzia, aby sa uvoľnilo jeho akumulované teplo pri vystavení vlhkému vzduchu. Energetická hustota materiálu je viac ako 1 000 MJ na m3, má dlhú životnosť a možno ho nabíjať a vybíjať v priebehu niekoľkých minút.
Výskumníci tvrdia, že materiál by mohol byť užitočný na zachytávanie a opätovné využívanie energie stratenej ako odpadové teplo počas priemyselných procesov. Výskum bol uverejnený v magazíne Nature Communications.
