Wyznaczanie trendów w nauce: Naukowcy gromadzą niskowartościowe ciepło odpadowe
Niskowartościowe ciepło odpadowe to wytwór wielu metod produkcji energii. W przypadku samochodów ciepło odpadowe generowane zimą jest wykorzystywane w instalacji grzewczej, ale latem to samo ciepło odpadowe jest uwalniane do środowiska. Elektrownie węglowe, jądrowe i innego typu siłownie potrzebują dużej ilości ciepła do produkcji energii elektrycznej, ale po jej wyprodukowaniu nadmiar ciepła odpadowego jest przesyłany do wież chłodniczych w celu rozproszenia. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii w USA chcą wykorzystać to ciepło odpadowe i wychwytywać je z zamiarem zwiększenia produkcji energii. Zespół stosuje regenerowany termicznie akumulator na bazie amoniaku, złożony z elektrod miedziowych, w którym amoniak dodawany jest wyłącznie do anolitu – elektrolitu wokół anody. Fang Zhang, odbywający staż podoktorancki w dziedzinie inżynierii środowiska na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii objaśnia procedurę: „Akumulator będzie pracować do momentu zużycia w toku reakcji całego amoniaku potrzebnego do kompleksowania w elektrolicie w pobliżu anody lub wyczerpania jonów miedzi w elektrolicie w pobliżu katody. Wówczas reakcja przestanie zachodzić”. Wykorzystując niskowartościowe ciepło odpadowe z zewnętrznego źródła, naukowcy destylują amoniak z wycieku pozostającego w anolicie, aby następnie doładować pierwotną komorę katody akumulatora. Strumień płynnego amoniaku przekształca w akumulatorze energię cieplną na energię elektryczną. »Science Daily« przytacza słowa Bruce'a E. Logana, prof. inżynierii środowiska na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii: „Wykorzystanie ciepła odpadowego do produkcji energii umożliwi wygenerowanie dodatkowej energii elektrycznej bez jakiegokolwiek dalszego zużycia paliw kopalnych. Regenerowane termicznie akumulatory są neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla sposobem na magazynowanie i przekształcanie ciepła odpadowego na energię elektryczną, potencjalnie niższym kosztem w porównaniu do urządzeń półprzewodnikowych”. W sprawozdaniu naukowców, które zostało opublikowane w bieżącym wydaniu »Energy and Environmental Science« czytamy: „Prezentujemy tutaj niedrogi i skalowalny, regenerowany termicznie akumulator o wysokiej wydajności, w którym prąd elektryczny jest wytwarzany z powstających kompleksów miedzi z amoniakiem. [...] W razie potrzeby akumulator można rozładować, aby zmagazynowana energia chemiczna została skutecznie przekształcona na energię elektryczną”. »Engineering.com« przypomina kłopoty z gromadzeniem niskowartościowego ciepła odpadowego napotykane we wcześniejszych metodach: „Ilość energii wyprodukowana na przykład przez system wykorzystujący słoną i mniej słoną wodę do generowania energii elektrycznej, była zbyt mała w stosunku do ilości zużywanej wody. Termicznie regenerowany system akumulatorowy na bazie amoniaku potrafi przekształcić około 29 procent energii chemicznej akumulatora na energię elektryczną, co może ulec znacznej poprawie dzięki przyszłej optymalizacji”. Według »Penn State News«, naukowcy osiągnęli gęstość mocy rzędu około 60 watów na metr kwadratowy w wielu cyklach, co od 6 do 10 razy przewyższa gęstość mocy uzyskiwaną za pomocą innych, cieczowych systemów konwersji energii cieplno-elektrycznej. Naukowcy informują, że obecny, regenerowany termicznie akumulator na bazie amoniaku nie jest zoptymalizowany, co oznacza, że udoskonalenie go może przełożyć się zarówno na zwiększenie produkcji energii, jak i obniżenie kosztów eksploatacji. »Penn State News« podsumowuje: „Naukowcy byli w stanie podwyższyć gęstość mocy zwiększając liczbę akumulatorów, a zatem metoda jest skalowalna do rozmiarów, które mogą być atrakcyjne pod względem komercyjnym”. Więcej informacji: http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c4ee02824d#!divAbstract
Kraje
Stany Zjednoczone