Thermische sponsbatterij vermindert de koelbelasting
Een op biochar gebaseerde thermische spons slaat overdag warmte op en geeft deze 's nachts vrij, waardoor de koelenergie met meer dan 50% wordt verminderd.
Naarmate de temperatuur op aarde stijgt, worden gebouwen geconfronteerd met een toenemende vraag naar koeling, waardoor de energiesystemen onder druk komen te staan en het elektriciteitsverbruik stijgt.Conventionele materialen bieden beperkte thermische opslag, waardoor de afhankelijkheid van energie-intensieve airconditioning wordt gedwongen om comfortabele binnenomstandigheden te behouden.Er zijn efficiënte, schaalbare materialen voor thermische opslag nodig om het energieverbruik te verminderen en temperatuurschommelingen af te vlakken.
Onderzoekers van de Yonsei Universiteit hebben EMBC16 ontwikkeld, een ‘thermische spons’-composiet die functioneert als een compacte thermische batterij voor gebouwen.Het materiaal slaat overdag overtollige warmte op en geeft deze weer af als de temperatuur daalt, waardoor binnenomgevingen worden gebufferd tegen extreme hitte en het jaarlijkse energieverbruik voor koeling met 54% wordt verminderd, terwijl de totale vraag naar koeling met 24,3% wordt verminderd.
Het materiaal realiseert een toename van 223% in energieopslag vergeleken met eenvoudige kleicomposieten, waarbij 121,3 joule per gram wordt opgeslagen.De thermische geleidbaarheid is 78% hoger en demonstreert stabiliteit op lange termijn met een capaciteitsbehoud van meer dan 95,9% na 1.000 verwarmings- en koelcycli en minder dan 2,2% lekkage van de paraffinecomponent.Het composiet wordt gemaakt door hexadecaan in een poreus 3D-raamwerk van biochar en montmorillonietklei te brengen, ontworpen voor een groot oppervlak en efficiënte warmteoverdracht.
Belangrijke kenmerken van het onderzoek zijn onder meer:
Hoge energieopslag van 121,3 J/g, 223% boven kleicomposieten
78% verbeterde thermische geleidbaarheid voor snellere warmteoverdracht
Duurzaamheid op lange termijn: capaciteitsbehoud van 95,9% na 1.000 cycli
Lage lekkage van paraffine faseveranderingsmateriaal (<2.2%)
Biomineraal raamwerk met behulp van biochar en montmorillonietklei
Dimberu G. Atinafu, die dit onderzoekswerk leidde, zegt: “Door een groener ondersteuningskader voor paraffine te ontwikkelen, kunnen we meer warmte opvangen, deze efficiënter verplaatsen, en dit doen met materialen afkomstig uit biomassa en aardmineralen.”