巖石：意想不到的可持續(xù)太陽能儲(chǔ)存發(fā)電站

坦桑尼亞的研究人員發(fā)現(xiàn)，普通巖石，特別是滑石和花崗巖，可能是熱能儲(chǔ)存 (TES) 的理想選擇，它涉及儲(chǔ)存太陽能供以后使用。

下一代可持續(xù)能源技術(shù)可能由一些低技術(shù)含量的材料構(gòu)建：巖石和太陽。使用一種稱為聚光太陽能的新方法，來自太陽的熱量被儲(chǔ)存起來，然后用于干燥食物或發(fā)電。ACS Omega的一個(gè)團(tuán)隊(duì)報(bào)告發(fā)現(xiàn)，來自坦桑尼亞的某些滑石和花崗巖樣品非常適合儲(chǔ)存這種太陽熱能，即使在高溫下也具有高能量密度和穩(wěn)定性。

能量通常在不需要時(shí)儲(chǔ)存在大電池中，但這些電池可能很昂貴并且需要大量資源來制造。一種技術(shù)含量較低的替代方案是熱能儲(chǔ)存 (TES)，它以液體或固體(例如水、油或巖石)中的熱量形式收集能量。當(dāng)釋放時(shí)，熱量可以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

花崗巖和皂石等巖石是在高溫下專門形成的，在全球各地都有發(fā)現(xiàn)，這可能使它們成為有利的 TES 材料。然而，它們的特性可能會(huì)根據(jù)它們?cè)谑澜缟闲纬傻奈恢枚泻艽蟛町?，可能使某些樣本比其他樣本更好。在坦桑尼亞，克拉通和烏薩加蘭地質(zhì)帶交匯，都含有花崗巖和滑石。因此，來自納爾遜曼德拉非洲科學(xué)技術(shù)研究所和阿爾迪大學(xué)的 Lilian Deusdedit Kakoko、Yusufu Abeid Chande Jande 和 Thomas Kivevele 想要研究在這些帶中發(fā)現(xiàn)的滑石和花崗巖的特性。

這些花崗巖(左)和皂石(右)樣品可以幫助儲(chǔ)存來自太陽的熱量來發(fā)電。圖片來源：改編自 ACS Omega，2023 年，DOI：10.1021/acsomega.3c00314

該團(tuán)隊(duì)從這些帶中收集了幾個(gè)巖石樣本并進(jìn)行了分析。花崗巖樣品含有大量的氧化硅，增加了強(qiáng)度。然而，克拉通花崗巖含有其他化合物，包括易脫水的白云母，并可能使巖石在高溫下不穩(wěn)定。在皂石中發(fā)現(xiàn)了菱鎂礦，它具有高密度和熱容量。

當(dāng)加熱到超過 1800 華氏度的溫度時(shí)，滑石樣品和 Usagaran 花崗巖都沒有可見的裂縫，但 Craton 花崗巖分崩離析。此外，皂石比花崗巖更容易釋放儲(chǔ)存的熱量。

總之，Craton soapstone 作為 TES 具有最好的性能，能夠有效地吸收、儲(chǔ)存和傳遞熱量，同時(shí)保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。然而，其他巖石可能更適合低能量 TES 應(yīng)用，例如太陽能干燥器。

研究人員表示，雖然還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，但這些樣品顯示出成為可持續(xù)儲(chǔ)能材料的良好前景。

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