Nach sich ziehen Sie sich jemals von jener Sommerhitze befreit, während Sie sich ein nasses Handtuch verbleibend den Kopf drapiert nach sich ziehen? Wenn ja, nach sich ziehen Sie von einem Phasenwechselmaterial (PCM) profitiert: einer Substanz, die Leistung freisetzt oder absorbiert, wenn sie zwischen zwei jener grundlegenden Zustände jener Materie übergeht, wie z. B. dem festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand. Ihr feuchtes Handtuch kühlt Sie, weil Wasser ein PCM ist, dasjenige Wärme absorbiert, wenn es verdunstet – mit anderen Worten, wenn es vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht.
Experimentelles Gerät, dasjenige den Kolben zeigt, jener verwendet wird, um Komprimierung aufwärts dasjenige PCM intrinsisch des Behälters auszuüben; Die Wärmequelle (Heizkissen) befindet sich unten.
Die Fähigkeit eines PCM, Leistung zu aufsaugen und freizusetzen, hat vor kurzem mehr Präsent aufwärts sich gezogen, da sich die Körperschaft von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energiequellen verlagert, die nur zeitweise verfügbar sind. Da dasjenige Sonnenlicht nachts nicht verfügbar ist und jener Wind variiert, können wir ihre Leistung nicht genau dann einfangen, wenn wir sie erfordern. Vielmehr erfordern wir Möglichkeiten, es zu Händen die zukünftige Verwendung zu speichern. PCMs sind wie Speicherlösung vielversprechend, dessen ungeachtet bisher wurde ihre Verwendung durch virtuell unlösbare technische Herausforderungen eingeschränkt.
Wie in einem ohne Rest durch zwei teilbar in Nature Energy veröffentlichten Beschränkung beschrieben, wurde eine große Herausforderung durch eine bemerkenswert einfache Idee überwunden, die die Tür zu Händen eine erweiterte Nutzung von PCMs zu Händen energieeffizientes Heizen und Kühlen öffnet.
Nenad Miljkovic, einer jener Autoren und Neben… jener Ph.D. Unternehmensberater des Hauptautors Wuchen Fu, erklärt, dass jedes thermische Energiespeichersystem (TES) zwei wichtige Metriken hat: „Eines davon ist die Energiedichte, dasjenige ist die Energiemenge, die Sie pro Volumeneinheit oder pro Masseneinheit speichern können; dann gibt es … . Literleistung, dasjenige ist die Satz, mit jener Sie selbige Leistung aus diesem System pro Volumeneinheit oder pro Masseneinheit extrahieren können. Hohe Niveaus von beiden sind wünschenswert, dessen ungeachtet die meisten Systeme nach sich ziehen entweder eine hohe Energiedichte, dessen ungeachtet eine niedrige Literleistung (z. B. ein Eisblock), oder eine hohe Literleistung, dessen ungeachtet eine niedrige Energiedichte (z. B. ein Metallblock).
„Klassischerweise in Betracht kommen die Volk seit dem Zeitpunkt weit verbleibend dreißig, vierzig Jahren damit um, während sie die beiden vermixen. Sie schaffen Verbundwerkstoffe, c/o denen ein Teil des Volumens aus Metall oder einer Metallmatrix besteht, um die Wärmeleitung zu unterstützen und eine gute Literleistung gelingen“, sagt er. „Demgegenüber jener Nachteil ist, dass sie Speichermaterial verlieren und hiermit Energiedichte opfern.“
„Welches unsrige Methode bewirkt“, erklärt Miljkovic, „ist, dass sie die beiden vollwertig entkoppelt“, damit die Energiedichte und die Literleistung.
Ihre Erkenntnis war, dass die Softwaresystem von leichtem Komprimierung aufwärts ein schmelzendes PCM dasjenige Problem lockern kann, während man dasjenige PCM reibungslos gradlinig neben jener Wärmequelle hält, die es schmilzt.
Um den Übertragung von wacker zu solvent zu gelingen, wurde früher eine stationäre Wärmequelle verwendet, um vereinen angrenzenden stationären PCM-Schreibblock zu schmelzen. Qua die Hitze die nahe Seite des PCM schmolz, entfernte sich selbige „Schmelzfront“ des PCM von jener Wärmequelle – und jener wachsende Distanz zwischen jener Wärmequelle und dem schrumpfenden PCM führte zu einer schwindenden Literleistung und einem zunehmend ineffizienten System.
Experimente, die in jener Veröffentlichung diskutiert werden, nach sich ziehen die Wirksamkeit des neuen Ansatzes demonstriert.
Laut Miljkovic wurde die neue Lösungskonzept von jener Low-Tech-Observation inspiriert, dass man einem Stück Butter in einer heißen Tiegel zum Schmelzen mitbringen kann, während man darauf drückt, anstatt es reibungslos hineinfallen zu lassen und zu warten. „Unser Hauptbeitrag hier ist kein ausgefallenes Werkstoff oder ein teures System! Es ist tatsächlich die Schnörkellosigkeit“, sagt er.
„Thermische Speicherung ist zu Händen Forscher schon stark interessant, dessen ungeachtet zu Händen viele Anwendungen noch nicht genutzt worden“, beobachtet Cobalt-Schreiberling William King. „Wir erfordern wirklich eine hohe Leistung, um es wirklich luzid und nützlich zu Händen anspruchsvolle Anwendungen wie Elektrofahrzeuge, Stromproduktion und Rechenzentren zu zeugen. Unsrige Arbeit macht es möglich, thermische Speicherung mit einer bisher nicht möglichen hohen Leistung zu gelingen.“
Die Veröffentlichung „High power and energy density dynamic phase change materials using pressure-enhanced close contact Melting“ von Wuchen Fu, Yashraj Gurumukhi, Xiao Yan, Vivek Schwefel. Garimella, William P. King und Nenad Miljkovic ist unter https verfügbar: //www.nature.com/articles/s41560-022-00986-y. Miljkovic ist Associate Professor zu Händen Mechanical Science and Engineering (MechSE) und Forscher im Materials Research Lab jener UIUC. Fu, Gurumukhi und Garimella sind Doktoranden in seiner Menschenschlag, und Yan war früher sein Postdoc. King ist jener Ralph A. Andersen-Stiftungslehrstuhl zu Händen MechSE und MRL.
Forschungsbericht: „Hochleistungs- und Energiedichte-dynamische Phasenwechselmaterialien unter Verwendung von druckunterstütztem Nahkontaktschmelzen“
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Grainger College of Engineering jener Universität von Illinois
Stromversorgung jener Welt im 21. Jahrhundert c/o Energy-Daily.com
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