次世代の太陽エネルギーコレクター

アメリカ化学会

画像: これらの花崗岩 (左) と石鹸石 (右) のサンプルは、太陽からの熱を蓄えて発電するのに役立つ可能性があります。もっと見る

クレジット: ACS Omega、2023 年、DOI: 10.1021/acsomega.3c00314 から適応

次世代の持続可能なエネルギー技術は、岩石と太陽といったローテク材料から構築される可能性があります。 集中太陽光発電として知られる新しいアプローチを使用して、太陽からの熱を貯蔵し、食品の乾燥や発電に使用します。 ACSオメガの報告チームは、タンザニア産の特定のソープストーンと花崗岩のサンプルが、高温でも高いエネルギー密度と安定性を備え、この太陽熱の貯蔵に適していることを発見した。

エネルギーは必要のないときに大きなバッテリーに蓄えられることがよくありますが、これらは高価であり、製造に多くの資源を必要とします。 ローテクな代替手段は、水、油、岩石などの液体または固体の熱としてエネルギーを収集する熱エネルギー貯蔵 (TES) です。 放出されると、熱は発電機に電力を供給して電気を生成することができます。 花崗岩やソープストーンなどの岩石は、高温下で特別に形成され、世界中で発見されているため、TES 材料に適している可能性があります。 ただし、その特性は世界のどこで形成されたかによって大きく異なり、一部のサンプルが他のサンプルよりも優れている可能性があります。 タンザニアでは、クラトン地質帯とウサガラン地質帯が交わっており、両方とも花崗岩とソープストーンを含んでいます。 そこで、ネルソン・マンデラ・アフリカ科学技術研究所とアルディ大学のリリアン・デウスデディット・カココ氏、ユスフ・アベイド・シャンデ・ジャンデ氏、トーマス・キヴェヴェレ氏は、これらの各帯で見つかったソープストーンと花崗岩の特性を調査したいと考えました。

チームはベルトからいくつかの岩石サンプルを収集し、分析しました。 花崗岩のサンプルには、強度を高めるシリコン酸化物が大量に含まれていました。 しかし、クラトン花崗岩には白雲母などの他の化合物が含まれており、これらの化合物は乾燥しやすく、高温で岩石を不安定にする可能性があります。 マグネサイトはソープストーン内で発見され、高密度と熱容量をもたらしました。 華氏 1800 度を超える温度に加熱すると、ソープストーンのサンプルとウサガラン花崗岩には目に見える亀裂はありませんでしたが、クラトン花崗岩は崩壊しました。 さらに、ソープストーンは花崗岩よりも蓄えられた熱を放出する可能性が高かった。 全体として、クラトン ソープストーンは、良好な化学的安定性と機械的強度を維持しながら、熱を効果的に吸収、貯蔵、伝達することができ、TES として最高の性能を備えていました。 ただし、他の岩石は、太陽熱乾燥機などの低エネルギー TES 用途により適している可能性があります。 研究者らは、さらなる実験が必要だが、これらのサンプルは持続可能なエネルギー貯蔵材料として有望であることを示していると述べている。

著者らは、国立科学、工学、医学アカデミーの下で研究への取り組みを強化するためのパートナーシップからの資金提供を認めています。 および米国国際開発庁。

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ACSオメガ

10.1021/acsomega.3c00314

「石鹸石と花崗岩の集光型太陽光発電・天日乾燥技術用エネルギー貯蔵材料としての実証研究」

2023 年 5 月 17 日

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