Fortschritte in der thermochemischen Speicherung: Synthese und Charakterisierung von zementbasierten Verbundmaterialien

Zusammenfassung Thermische Energiespeicherung (TES) ist entscheidend für die Nachhaltigkeit des Energiesektors, doch die Entwicklung kosteneffizienter, robuster Materialien bleibt eine erhebliche Herausforderung. Diese Studie zielt darauf ab, die Synthese und thermische Charakterisierung von zementbasierten Verbundstoffen für die saisonale thermochemische Energiespeicherung zu erforschen, mit dem Ziel, die hohe Energiedichte hygroskopischer Salze zu nutzen und gleichzeitig deren Einschränkungen zu mindern. Wir untersuchen Verbundstoffe mit mehreren Zementmatrizen, um die Salz-Zement-Kompatibilität zu verbessern. Darüber hinaus analysieren wir die mögliche Einbeziehung von porösen, kostengünstigen Verbindungen zur Verbesserung der Porosität und der wirtschaftlichen Aspekte. Was die Charakterisierungsaspekte betrifft, zeigen wir experimentelle Adsorptionsisothermen bei verschiedenen Temperaturen, um wichtige Materialeigenschaften wie isosterische Wärme und Wasseraufnahme zu schätzen, sowie relevante Kennzahlen wie die Energiedichte. Unsere Forschung nutzt die einstellbare Porosität und die Erschwinglichkeit von Zement als Wirtsmatrix für die „aktive Phase“. Wir haben zwei Syntheseansätze untersucht: traditionelle Trockenimprägnierung und eine in-situ-Technik, die für Zemente geeignet ist. Die in-situ-Methode, die einfach und reproduzierbar ist, ermöglicht größere Kontrolle über den Salzgehalt. Eine vorläufige Kostenanalyse positioniert diese Verbundstoffe wettbewerbsfähig auf dem Markt. Obwohl wir uns noch in einem suboptimalen Stadium befinden, deutet die potenzielle Kostenreduzierung einiger weniger populärer Zementmatrizen auf eine Verbesserungschance hin.