Блог

May 13, 2023

Следующее поколение коллекторов солнечной энергии

Изображение Американского химического общества: гранит (слева) и мыльный камень (справа).

Американское химическое общество

Изображение: Эти образцы гранита (слева) и мыльного камня (справа) могут помочь хранить солнечное тепло для производства электроэнергии.посмотреть больше

Источник: адаптировано из ACS Omega, 2023 г., DOI: 10.1021/acsomega.3c00314.

Следующее поколение технологий устойчивой энергетики может быть построено из некоторых низкотехнологичных материалов: камней и солнца. Используя новый подход, известный как концентрированная солнечная энергия, солнечное тепло сохраняется, а затем используется для сушки продуктов или выработки электроэнергии. Команда, сообщившая в ACS Omega, обнаружила, что некоторые образцы мыльного камня и гранита из Танзании хорошо подходят для хранения солнечного тепла, обладая высокой плотностью энергии и стабильностью даже при высоких температурах.

Энергия часто хранится в больших батареях, когда она не нужна, но они могут быть дорогими и требовать много ресурсов для производства. Более низкотехнологичной альтернативой является хранилище тепловой энергии (TES), которое собирает энергию в виде тепла в жидкости или твердом веществе, таком как вода, нефть или камень. Высвободившееся тепло может привести в действие генератор для производства электроэнергии. Такие породы, как гранит и мыльный камень, специально образуются при высокой температуре и встречаются по всему миру, что может сделать их подходящими материалами для ТЭС. Однако их свойства могут сильно различаться в зависимости от того, где в мире они образовались, что, возможно, делает некоторые образцы лучше других. В Танзании геологические пояса Кратон и Усагаран встречаются, и оба содержат гранит и мыльный камень. Итак, Лилиан Деусдедит Какоко, Юсуфу Абейд Чанде Янде и Томас Кивевеле из Африканского института науки и технологий Нельсона Манделы и Университета Арди хотели исследовать свойства мыльного камня и гранита, обнаруженных в каждом из этих поясов.

Команда собрала несколько образцов горных пород из поясов и проанализировала их. Образцы гранита содержали большое количество оксидов кремния, что придавало им прочность. Однако гранит Кратона содержал и другие соединения, в том числе мусковит, которые подвержены обезвоживанию и могут сделать породу нестабильной при высоких температурах. В мыльном камне был обнаружен магнезит, который придавал ему высокую плотность и теплоемкость. При нагревании до температуры более 1800 градусов по Фаренгейту как образцы мыльного камня, так и гранит Усагаран не имели видимых трещин, но гранит Кратона развалился. Кроме того, мыльный камень с большей вероятностью выделял накопленное тепло, чем гранит. В целом, мыльный камень Craton показал лучшие характеристики в качестве TES, будучи способным эффективно поглощать, хранить и передавать тепло, сохраняя при этом хорошую химическую стабильность и механическую прочность. Однако другие камни могут лучше подойти для применения в ТЭС с более низким энергопотреблением, например, для солнечной сушилки. Исследователи говорят, что, хотя необходимы дальнейшие эксперименты, эти образцы обещают стать устойчивым материалом для хранения энергии.

Авторы признают финансирование со стороны Партнерства по расширению участия в исследованиях при Национальных академиях наук, техники и медицины; и Агентство США по международному развитию.

Американское химическое общество (ACS) — некоммерческая организация, учрежденная Конгрессом США. Миссия ACS состоит в том, чтобы продвигать более широкое химическое предприятие и его специалистов на благо Земли и всех ее жителей. Общество является мировым лидером в продвижении передового опыта в области естественнонаучного образования и обеспечении доступа к информации и исследованиям в области химии посредством многочисленных исследовательских решений, рецензируемых журналов, научных конференций, электронных книг и еженедельного новостного периодического журнала «Новости химии и техники». Журналы ACS являются одними из наиболее цитируемых, пользующихся наибольшим доверием и наиболее читаемых в научной литературе; однако сама ACS не проводит химические исследования. Являясь лидером в области научных информационных решений, ее подразделение CAS сотрудничает с мировыми новаторами, чтобы ускорить прорывы путем сбора, объединения и анализа мировых научных знаний. Главные офисы ACS находятся в Вашингтоне, округ Колумбия, и Колумбусе, штат Огайо.