Nieuwe manier ontdekt om thermische energie op te slaan

Een nieuwe, chemische samenstelling die is ontwikkeld door onderzoekers bij MIT kan gebuikt worden om warmte van de zon of een andere bron gedurende de dag op te slaan in een thermische batterij, waarna het gebruikt kan worden indien nodig.

 

Moleculaire schakelaars

Een gebruikelijke benadering van thermische opslag is door middel van zogeheten ‘phase change material’ (PCM). Daarbij smelt het materiaal door de opgenomen hitte. Door de faseverandering – van vast naar vloeibaar – wordt energie opgeslagen. Wanneer de PCM weer is afgekoeld en het materiaal weer vast wordt, komt de opgeslagen warmte vrij. Alle huidige PCM’s hebben een grote mate van isolatie nodig, en veelal doorstaan ze de faseverandering ongecontroleerd, waardoor de opgeslagen hitte snel verloren gaat.

Het nieuwe systeem gebruikt moleculaire schakelaars die van vorm veranderen wanneer ze aan licht worden blootgesteld. Geïntegreerd in de PCM, kan de temperatuur van het hybride materiaal aangepast worden door middel van licht. Hierdoor kan de thermische energie van de faseverandering vastgehouden worden, ook nadat het materiaal weer beneden smelttemperatuur komt.

Verspilde energie

Het systeem kan van verschillende soorten warmtebronnen gebruikmaken, niet alleen van zonne-energie, legt Grace Han uit, postdoc aan MIT. “De beschikbaarheid van verspilde warmte zien we overal, van industriële processen tot zonne-energie en zelfs de warmte die onze auto’s uitstoten.” Deze hitte opslaan, is een manier om deze nuttig te hergebruiken.

10 uur stabiel

“Wat we technisch gezien doen, is een nieuwe energiebarriere installeren zodat de opgeslagen hitte niet meteen ontsnapt.” In de chemisch opgeslagen vorm, kan de energie langere tijd vastgehouden worden, tot activatie. In de labversie liet het team zien dat de opgeslagen thermische energie, ten minste tien uur stabiel kan blijven. Dit in tegenstelling tot een apparaat van dezelfde grootte waarbij de thermische energie op traditionele manier opgeslagen wordt, zou de energie binnen enkele minuten vrijkomen.

Het materiaal kan ongeveer 200 joules per gram opslaan, wat volgens Han erg goed is voor een organisch PCM. Er zijn al diverse bedrijven die hun interesse hebben getoond bijvoorbeeld voor toepassingen om te koken op het platteland van India. Dergelijke systemen kunnen ook gebruikt worden voor toepassingen in de agricultuur en verwarmingsinstallaties.