當前,隨著工業領域的快速發展,可以看出,每日大量的熱量沒有被消耗掉,因為它不是在需要時產生的,而經過科研人員正式,使用Zeolite材料的熱儲存可以長時間儲存熱量而不會損失任何熱量。Fraunhofer研究人員目前正致力于顯著提高沸石的熱導率。
如今,許多屋頂都裝有太陽能集熱器,為家庭提供溫水。這在夏天很有效;然而,當家庭需要供暖時,供暖需求在冬季達到高峰。因此,熱存儲需要能夠存儲一部分多余的熱量以供日后使用。傳統上,大型水箱已用于此目的。水在這些水箱中被加熱,然后熱量直接作為熱量儲存。這種方法的問題是需要大體積,盡管絕緣良好,但也會損失熱量。相比之下,熱化學存儲可以將夏季產生的熱能保存起來以備在寒冷的冬季使用。天然沸石就是這樣一種存儲解決方案。與水不同,沸石不直接儲存熱量——相反,熱量會帶走儲存在材料中的水。因此,在能量狀態下,沸石是完全干燥的;相反,當水蒸氣通過顆粒時,會釋放熱量。這樣做的優點是能量不是以增加熱量的形式儲存,而是以化學狀態的形式儲存,這意味著在長期儲存期間不會損失熱量。
弗勞恩霍夫有機電子、電子束和等離子體技術FEP研究所的一組研究人員現在通過他們在ZeoMet項目上的工作解決了這個問題。“我們在沸石顆粒上涂上了鋁——這在第一次嘗試后就使熱導率增加了一倍,而不會對水的吸附和解吸產生負面影響。我們目前的目標是通過調整涂層將其增加五到十倍,”弗勞恩霍夫FEP項目經理HeidrunKlostermann博士說。雖然這聽起來相對簡單,但它實際上帶來了相當大的挑戰。這意味著對于一升直徑為5毫米的顆粒,大約一萬個這樣的小顆粒必須均勻地涂上鋁。對于一毫米的晶粒尺寸,這相當于一百萬個顆粒,總表面積為3.6平方米。顆粒越小,過程越具有挑戰性。然而,較小的晶粒也增加了蓄熱系統的比功率密度。為了獲得足夠的導熱性,涂層還必須有幾十微米厚——對于真空鍍膜工藝,這比標準厚得多。
沸石不僅是一種很好的蓄熱方法:它們還可以幫助為家用太陽能集熱器以及移動應用提供冷卻。例如,在商用車輛中,動力裝置損失的熱量可用于空調,作為熱化學循環的一部分。從弗勞恩霍夫FEP研究人員的角度來看,用于此的混合材料提出了新的挑戰。因此,科學家們正在尋求加強與來自研究和工業的材料開發商和系統工程師的聯系,以期推進靈活供應加熱和冷卻的解決方案。