Η νέα επιστημονική ανακάλυψη του Πανεπιστημίου Yonsei προσφέρει 223% αύξηση στην αποθήκευση ενέργειας - Αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα στην απόδοση
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Yonsei αποκάλυψαν ένα πρωτοποριακό «θερμικό σφουγγάρι» ικανό να μειώσει την ετήσια κατανάλωση ενέργειας ψύξης κατά 54% και τη συνολική ζήτηση ψύξης κατά 24,3%.
Το νέο σύνθετο υλικό που ονομάζεται EMBC16, λειτουργεί ως μια συμπαγής θερμική «μπαταρία» που συλλαμβάνει την υπερβολική θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας και την απελευθερώνει καθώς πέφτουν οι θερμοκρασίες, «προστατεύοντας» αποτελεσματικά το εσωτερικό περιβάλλον ενός κτιρίου από την αποπνικτική ζέστη του απογεύματος.
Αυτό το υλικό αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα στην απόδοση, αποθηκεύοντας 121,3 joules ανά γραμμάριο (αύξηση 223%) στην ενεργειακή χωρητικότητα σε σχέση με τα απλά σύνθετα υλικά από πηλό - ενώ παράλληλα βελτιώνει τη θερμική αγωγιμότητα κατά 78%.
Σε αυστηρές δοκιμές αντοχής, το υλικό επέζησε από 1.000 κύκλους θέρμανσης και ψύξης διατηρώντας παράλληλα πάνω από 95,9% της αρχικής του χωρητικότητας, με λιγότερο από 2,2% διαρροή της τηγμένης παραφίνης, αποδεικνύοντας τη μακροπρόθεσμη σταθερότητά του για χρήση σε πραγματικές συνθήκες.
Το μυστικό των «βιομεταλλικών» υλικών
Τα παραδοσιακά υλικά αλλαγής φάσης (PCM) τα οποία αποθηκεύουν ενέργεια με τήξη και απελευθέρωσή της με στερεοποίηση, συχνά βασίζονται σε ακριβά συστατικά που προέρχονται από ορυκτά καύσιμα, όπως γραφένιο ή νανοσωλήνες άνθρακα.
Η ομάδα Yonsei, με επικεφαλής τον Dimberu G. Atinafu, ακολούθησε μια διαφορετική πορεία κατασκευάζοντας ένα «βιομεταλλικό» πλαίσιο.
Συνδύασαν βιοκάρβουνο (που προέρχεται από απόβλητα ξύλου ερυθρελάτης) με άργιλο μοντμοριλλονίτη. Επεξεργαζόμενοι τον άργιλο με ένα επιφανειοδραστικό για να ανοίξουν τη στρωματοποιημένη δομή του, δημιούργησαν ένα τρισδιάστατο πορώδες δίκτυο με 5 φορές την επιφάνεια του ακατέργαστου πηλού.
Απόδοση και αποδοτικότητα
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν αυτή την εβδομάδα, υπογραμμίζουν μια τεράστια αύξηση στην απόδοση σε σύγκριση με τα υπάρχοντα υλικά με βάση τον άργιλο.
Το υλικό αντιδρά ταχύτερα στις αλλαγές θερμοκρασίας και διατηρεί υψηλά επίπεδα απόδοσης ακόμη και μετά από εκτεταμένη χρήση.
«Για να διερευνήσει τις επιπτώσεις στον πραγματικό κόσμο, η ομάδα χρησιμοποίησε λογισμικό προσομοίωσης ενέργειας κτιρίου για να ελέγξει πώς θα αποδιδόταν το νέο σύνθετο υλικό ως υλικό εσωτερικής διακόσμησης σε ένα πρότυπο ιστορικό κτίριο στη Σεούλ», τόνισε η ομάδα.
Όταν χρησιμοποιήθηκαν ως εσωτερικό φινίρισμα, οι τοίχοι EMBC16 επέδειξαν ανώτερη ικανότητα διαχείρισης των θερμικών διακυμάνσεων σε σύγκριση με τα τυπικά κτίρια χωρίς θερμική αποθήκευση.
«Η πορώδης αρχιτεκτονική του υλικού και η προσαρμοσμένη χημεία της επιφάνειας βοηθούν στην εξισορρόπηση της αποθήκευσης θερμότητας και της ροής θερμότητας, η οποία είναι κρίσιμη για την εξομάλυνση των καθημερινών διακυμάνσεων της θερμοκρασίας», εξήγησαν οι ερευνητές.
Ένα κυκλικό μέλλον
Πέρα από την απόδοση, το έργο επικεντρώνεται στη βιωσιμότητα. Χρησιμοποιώντας βιομάζα αποβλήτων και άφθονα ορυκτά, η ομάδα στοχεύει σε ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας.
«Ωστόσο, σημειώνουν ότι η τρέχουσα διαδικασία βασίζεται σε ένα συνθετικό επιφανειοδραστικό και σε εντατικά στάδια πλύσης, τα οποία θα μπορούσαν να παράγουν λύματα σε μεγάλη κλίμακα», πρόσθεσε το δελτίο τύπου.
Ενώ η τρέχουσα διαδικασία κατασκευής περιλαμβάνει εντατικά στάδια πλύσης, οι ερευνητές εργάζονται ήδη σε μια δεύτερη γενιά που αντικαθιστά τις συνθετικές χημικές ουσίες με βιολογικά μόρια όπως σαπωνίνες φυτικής προέλευσης.
«Αυτά τα σύνθετα υλικά θα μπορούσαν να βοηθήσουν τα μελλοντικά κτίρια να αποθηκεύουν θερμότητα ή δροσιά κατά τη διάρκεια της ημέρας και να την απελευθερώνουν όταν χρειάζεται, μειώνοντας την εξάρτησή μας από ενεργά συστήματα κλιματισμού», σημείωσε ο αντίστοιχος συντάκτης Sumin Kim.
www.worldenergynews.gr
