Исследователи из Университета Токио обнаружили новый тип материала, который сохраняет тепловую энергию в течение длительного периода. Учёные назвали его "сохраняющая тепло керамика". Этот новый материал отдает сохраненную тепловую энергию при применении слабого давления и может быть использован в качестве материала, сохраняющего тепло, для солнечных электростанций или для эффективного использования отходящего тепла в промышленности, позволяя повторно использовать тепловую энергию.
Материалы, способные хранить тепло включают такие, как кирпичи или бетон, которые медленно высвобождают накопленное тепло, и другие, такие как вода или этиленгликоль, которые при нагреве переходят из твердого состояния в жидкое. Тем не менее, ни один из этих материалов не может хранить тепловую энергию в течение длительного периода, поскольку они высвобождают его естественным путём в течение долгого времени. Материал, который может хранить тепловую энергию в течение длительного времени и высвобождать ее точно в желаемое время, нашел бы широкое применение в области возобновляемых источников энергии.
Сохраняющая тепло керамика обнаружена исследовательской группой профессора Ohkoshi в Высшей школе наук университета Токио. Она сохраняет тепловую энергию в течение длительного периода. Образец оксида титана, разновидность λ-Ti3O5, был произведен путем спекания рутила и частиц TiO2 в атмосфере водорода. Он состоит только из атомов титана и атомов кислорода и может поглощать и отдавать большое количество тепловой энергии (230 кДж/л). При приложении слабого давления 60 МПа к λ-Ti3O5 происходит фазовое превращение в β-Ti3O5, при этом высвобождается сохраненная тепловая энергия. Кроме непосредственного нагрева материала, тепловая энергия может быть сохранена путем пропускания электрического тока через материал или облучения его светом, а затем её последующее высвобождение с помощью различных методов.
Новая "сохраняющая тепло керамика"
Материал запасает тепловую энергию 230 кДж/л при нагревании и отдаёт обратно при давлении 60 МПа (а). Кроме того, этот материал запасает тепловую энергию с помощью различных методов, таких как прохождение электрического тока (б) или световое облучение (с).
λ-Ti3O5 – разновидность оксида титана, который состоит из распространенных элементов и является экологически чистым. Сохраняющая тепло керамика, как ожидается, будет применяться в солнечных системах генерации энергии, а также для эффективного использования тепловых производственных отходов. Также существует возможность для использования в современных электронных устройствах, многоразовых грелках, датчиках проводимости, чувствительных к давлению, и оптической памяти.
Источник: , "External stimulation-controllable heat-storage ceramics", Nature Communications6, Article number:7037, 2015, doi: 10.1038/ncomms8037.