Rozvoj laboratoře skladování energie
Projekt programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21 pro rok 2016
Odpovědní řešitelé:
Ing. Magdalena Bendová, Ph.D., Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Ing. Jan Hrubý, Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i.
Cílem tohoto projektu je rozvoj Společné laboratoře skladování energie, která byla založena jako iniciativa Strategie AV21 v roce 2015. Laboratoř by měla být špičkovým pracovištěm v oboru, schopným vedle základního výzkumu řešit i úlohy aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje.
Pro návrh procesů účinného skladování energie je potřeba zaměřit se na výzkum základních fyzikálně-chemických vlastností dvou obecných skupin materiálů. První z nich zahrnuje kapaliny pro přenos tepla, tj. látky s vysokou tepelnou vodivostí a/nebo specifickou tepelnou kapacitou na jednotku objemu. Druhá skupina zahrnuje materiály s fázovou přeměnou, tzv. Phase-Change Materials (PCM), u nichž se k ukládání tepelné energie, např. u stavebních materiálů, využívá vysokého tepla fázové přeměny (krystalizace nebo tání). Očekává se rostoucí počet aplikací ukládání tepla pro rezidenční i průmyslové využití.
V týmu Laboratoře skladování energie Ústavu chemických procesů AV ČR se výzkum zaměřuje na hledání vhodných nových materiálů z obou výše uvedených kategorií látek. Jako nové kapaliny pro přenos tepla byly zkoumány iontové kapaliny, z nichž některé vykazují tepelné kapacity odpovídající termálním olejům. Z druhé kategorie lze jmenovat např. anorganické soli s velkým teplem tání nebo organická eutektika na bázi směsí urey a acetamidu. Výhodnou tepelnou kapacitu některých iontových kapalin by zde bylo možné kombinovat právě se zmíněnými anorganickými solemi a nalézt tak hybridní materiál, který by umožňoval jak efektivní přenos tepla, tak ukládání energie prostřednictvím tepla fázové přeměny.
Pořízený prototyp přístroje AT-HLM pro termální analýzu materiálů byl připraven k měření fázových přechodů nových kapalných i pevných materiálů vhodných pro ukládání tepelné energie. Bylo vytipováno několik materiálů k dalšímu studiu, např. 1-methyl-3-hexadecylimidazolium chlorid, který by mohl mít vhodné termální vlastnosti pro skladování tepelné energie.
Výzkum v týmu Laboratoře skladování energie Ústavu termomechaniky AV ČR se zaměřuje zejména na studium tepelné vodivosti obtížně měřitelných kapalin, zejména kapalin elektricky vodivých a kapalin obsahující nanočástice z různých materiálů a různých tvarů, jejichž účelem je zvýšení tepelné vodivosti, případně úprava jiných vlastností, např. omezení podchlazení při tuhnutí materiálů PCM. Tepelnou vodivost těchto látek nelze určit metodou nestacionárně žhaveného drátku, která je obvyklou metodou přesného měření tepelné vodivosti tekutin.
