探索利用岩石存儲太陽能

知兼 發佈 2023-06-02T00:11:12.114230+00:00

下一代可持續能源技術可能在一個不太可能的地方找到:岩石。隨著我們繼續探索和完善可再生能源解決方案,最重要的挑戰之一仍然是能源存儲。在不需要時儲存能源通常是昂貴的、資源密集型的,在使用大型電池的情況下,在技術上是複雜的。

下一代可持續能源技術可能在一個不太可能的地方找到:岩石。隨著我們繼續探索和完善可再生能源解決方案,最重要的挑戰之一仍然是能源存儲。在不需要時儲存能源通常是昂貴的、資源密集型的,在使用大型電池的情況下,在技術上是複雜的。然而,研究人員正在轉向低技術、豐富的材料,如岩石,來應對這一挑戰,利用其特性來有效和可持續地儲存太陽熱量。

納爾遜·曼德拉非洲科學技術研究所和坦尚尼亞阿爾迪大學的一個團隊一直在研究皂石和花崗岩的特性,這兩種岩石是在全球範圍內普遍存在,是在高溫下形成的,因此是熱能儲存( thermal energy storage, TES)的潛在優秀材料。

TES是一個在液體或固體(如水、油或岩石)中收集能量作為熱量的系統。當儲存的熱量被釋放時,它可以為發電機發電。這種方法為電池提供了一種低技術含量的替代品,為可持續和具有成本效益的能源存儲提供了一條有趣的途徑。

研究小組發現,岩石樣品的性質會因形成地點不同而有很大差異,這使得一些樣品對TES來說可能比其他樣品更好。他們專門研究了坦尚尼亞克拉通和烏薩加蘭地質帶的皂石和花崗岩,那裡這兩種岩石非常豐富。

他們的分析顯示,花崗岩樣品中含有大量的氧化矽,這增加了岩石的強度。然而,克拉通花崗岩含有其他化合物,包括麝香石,這些化合物容易脫水,在高溫下可能會使岩石不穩定。

另一方面,在皂石中發現了菱鎂礦,這賦予了材料高密度和熱容量。當加熱到超過1000攝氏度的溫度時,皂石樣品和烏薩加蘭花崗岩都沒有明顯的裂縫,而克拉通花崗岩則分崩離析。此外,皂石比花崗岩更有可能釋放其儲存的熱量,作為TES材料表現出優異的性能。它能夠有效地吸收、儲存和傳輸熱量,同時保持良好的化學穩定性和機械強度。

研究人員認為,雖然皂石似乎是高能TES應用的強大競爭者,但其他岩石類型可能更適合低能TES應用,如太陽能幹燥器。儘管需要進一步的實驗,但這些岩石樣本作為可持續的儲能材料顯示出有希望的前景,這些材料可以在可再生能源的未來中發揮關鍵作用。

這項研究也提醒我們,有時在最簡單和最豐富的資源中可以找到複雜問題最有效的解決方案。通過轉向地球的天然材料,如岩石,我們可以繼續朝著更可持續和高效的能源未來邁進。

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