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火山灰被证明是廉价且高效的太阳能储存材料

文章来源：新能源网更新时间：2024-05-17 16:26:42

当一个地区被火山灰覆盖时很少有好消息--但巴塞罗那大学的研究人员发现，火山灰具有罕见的有用特性组合，使其成为一种非常有用的储能介质。我们曾多次报道过超级廉价的热能存储，也曾多次报道过在超高温下工作的高效热电池。最便宜的"砖块烤面包机"使用的是最丰富的材料，而最高效的"砖块烤面包机"使用的是液态锡和碳材料，可以处理超高温。

发表在《储能杂志》上的一项新研究的核心应用是聚光太阳能。所以，不是光伏电池板--我们说的是那些在沙漠中的高塔，其周围有一排巨大的抛物面反射镜，旨在精确跟踪太阳并将其光线反射到一个点上。

位于加利福尼亚州的 Heliogen 聚光太阳能系统温度超过 1000 °C

此时，所有这些聚焦的光束都会产生巨大的热量，通常远远超过 1000 °C（1,832 °F）--这就是可怜的"放大镜下的蚂蚁"效应，被放大到了极致。

这些热量可以直接用于发电（通常使用蒸汽轮机），也可以通过加热某种热电池储存起来，以供日后使用。许多此类装置都使用熔盐来实现这一目的，因为熔盐的热特性可以在高温下有效地储存和回收热量。

不过，熔盐也有很大的缺点：腐蚀性极强，会侵蚀设备，缩短设备的使用寿命。它们的生产成本也很高，而且有时会在较低的温度下凝固，给工作带来麻烦。

火山爆发留下的大量火山灰可重新用于廉价的可再生能源存储

早在 2021 年，加那利群岛拉帕尔马岛上的一座火山爆发时，周围地区就堆积了 2 亿立方米（按标准新闻单位计算，相当于 70.6 亿立方英尺，或 8 万个奥林匹克游泳池）的火成岩和火山灰废料。

因此，火山灰并不短缺。事实上，很多火山灰都作为低成本的散装材料被用于土木工程项目中。但巴塞罗那的研究人员希望测试火山灰作为储热介质的潜力，因此他们将火山灰压制成颗粒，并在 250 到 750 °C （480-1380 °F）之间反复加热和冷却，循环 1000 次。

a) 收到的火山灰样品，b) 装有熔融太阳能盐的氧化铝坩埚（右）和与火山灰接触的熔融太阳能盐（左），c) 火山灰片剂，d) 在 250 °C-750 °C 之间循环 1,000 次后的结果

他们发现，这种灰烬具有出色的导热性和热容量，并保持物理和化学稳定性，在一千次循环过程中，因氧化而增加的质量仅为 0.54%。

更重要的是，他们发现它与熔盐配合使用效果很好。如果将灰烬与熔盐混合在一起，它就能消除熔盐的腐蚀作用，同时还能储存足够的热量，减轻熔盐的凝固趋势，而且成本低廉。在使用熔盐传热的储罐中，将灰分分开保存，灰分几乎可以很好地完成后一部分工作。

收到的火山灰和经过 1000 次重热循环后的扫描电子显微镜和 EDS 图像

它还适合用作直接的"开放式接收器"--在这种布置中，聚光太阳光束将直接瞄准由灰烬建造的结构，从而实现超高温运行和高效的热电转换。

研究人员写道："来自拉帕尔马岛的火山灰具有巨大的潜力成为一种替代性和可持续的材料，可应用于 TES 领域......提供具有成本效益的解决方案和潜在的储能节省。"

该论文在《储能杂志》上公开发表。

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