Novi kompoziti iz hierarhično poroznega in z dušikom dopiranega ogljika ter LiCl za sorpcijske toplotne baterije, ki izkoriščajo sončno energijo
Raziskovalci Laboratorija za adsorbente na Odseku za anorgansko kemijo in tehnologijo Kemijskega inštituta so objavili raziskavo o novih kompozitnih materialih za sorpcijske toplotne baterije. Te temeljijo na reverzibilni adsorpciji in desorpciji vodne pare ter predstavljajo obetavno tehnologijo za učinkovito shranjevanje sončne toplote.
Eden ključnih izzivov pri razvoju sorpcijskih toplotnih baterij je priprava sorbentov, ki združujejo veliko kapaciteto vezave vode, stabilnost pri večkratnem cikliranju in možnost stroškovno učinkovite priprave. V raziskavi so kot nosilce uporabili hierarhično porozne, z dušikom dopirane ogljikove materiale (ZDC), pridobljene s pirolizo zeolitnih imidazolatnih ogrodij. V ogljikovo matrico so nato vgradili litijev klorid (LiCl), s čimer so izboljšali sorpcijske lastnosti materiala. Z naprednimi karakterizacijskimi metodami, kot so elektronska mikroskopija, rentgenska fotoelektronska spektroskopija, Ramanska spektroskopija in NMR v trdnem, so pokazali, da pri pripravi nastane dobro razvita porozna ogljikova struktura z dušikovimi funkcionalnimi mesti. Takšna struktura omogoča učinkovitejšo interakcijo z vodno paro in stabilno delovanje kompozita ZDC-LiCl. Najboljši materiali so ohranili visoko adsorpcijo vode tudi po 50 zaporednih ciklih adsorpcije in desorpcije ter dosegli volumsko gostoto shranjene energije 966,9 kWh m-3. To je skoraj 20-krat več od gostote shranjevanja senzibilne toplote v vodi v temperaturnem območju, značilnem za ogrevanje stavb. Rezultati kažejo, da so kompoziti ZDC-LiCl zelo obetavni kandidati za naslednjo generacijo sorpcijskih toplotnih baterij in za učinkovitejšo uporabo obnovljive toplote.
Članek je bil objavljen v reviji Carbon Energy s faktorjem vpliva 24,2.
Povezava do članka: http://doi.org/10.1002/cey2.70256
Kontakt: Alenka Ristić - alenka.ristic(at)ki.si