차세대 태양에너지 집열기

미국화학회

이미지: 이 화강암(왼쪽)과 동석(오른쪽) 샘플은 태양열을 저장하여 전기를 생산하는 데 도움이 될 수 있습니다.더보기

출처: ACS Omega, 2023, DOI: 10.1021/acsomega.3c00314에서 수정됨

차세대 지속 가능한 에너지 기술은 암석과 태양과 같은 일부 저기술 재료로 구축될 수 있습니다. 집중형 태양열 발전으로 알려진 새로운 접근 방식을 사용하면 태양열을 저장한 다음 식품을 건조하거나 전기를 만드는 데 사용됩니다. ACS Omega에 보고된 팀은 탄자니아의 특정 동석과 화강암 샘플이 이 태양열을 저장하는 데 매우 적합하며 고온에서도 높은 에너지 밀도와 안정성을 특징으로 한다는 사실을 발견했습니다.

에너지는 필요하지 않을 때 대형 배터리에 저장되는 경우가 많지만, 이러한 배터리는 비용이 많이 들고 제조에 많은 자원이 필요합니다. 낮은 기술의 대안은 물, 기름, 암석과 같은 액체나 고체의 열 형태로 에너지를 수집하는 열에너지 저장(TES)입니다. 열이 방출되면 발전기에 전력을 공급하여 전기를 생산할 수 있습니다. 화강암 및 동석과 같은 암석은 고열로 특별히 형성되고 전 세계에서 발견되므로 TES 재료로 적합할 수 있습니다. 그러나 그 특성은 전 세계 어디에서 형성되었는지에 따라 크게 달라질 수 있으며 일부 샘플을 다른 샘플보다 더 좋게 만들 수도 있습니다. 탄자니아에서는 크레이톤(Craton) 지질대와 우사가라(Usagaran) 지질대가 만나고, 둘 다 화강암과 동석을 포함하고 있습니다. 따라서 Nelson Mandela African Institution of Science and Technology 및 Ardhi University의 Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande 및 Thomas Kivevele는 이러한 각 벨트에서 발견되는 동석과 화강암의 특성을 조사하기를 원했습니다.

팀은 벨트에서 여러 개의 암석 샘플을 수집하여 분석했습니다. 화강암 샘플에는 강도를 높이는 다량의 산화규소가 포함되어 있습니다. 그러나 Craton 화강암에는 탈수에 취약하고 고온에서 암석을 불안정하게 만들 수 있는 백운모를 포함한 다른 화합물이 포함되어 있습니다. 마그네사이트는 동석에서 발견되었는데, 이는 높은 밀도와 열용량을 부여했습니다. 화씨 1800도 이상의 온도로 가열했을 때 동석 샘플과 우사가라 화강암에는 눈에 띄는 균열이 없었지만 크래톤 화강암은 부서졌습니다. 또한 동석은 화강암보다 저장된 열을 방출할 가능성이 더 높았습니다. 전체적으로 Craton 동석은 우수한 화학적 안정성과 기계적 강도를 유지하면서 효과적으로 열을 흡수, 저장 및 전달할 수 있는 TES로서 최고의 성능을 보였습니다. 그러나 다른 암석은 태양열 건조기와 같은 저에너지 TES 응용 분야에 더 적합할 수 있습니다. 연구진은 추가 실험이 필요하지만 이 샘플은 지속 가능한 에너지 저장 재료라는 점에서 좋은 가능성을 보여준다고 말합니다.

저자는 국립 과학, 공학 및 의학 아카데미 산하 연구 참여 강화를 위한 파트너십의 자금 지원을 인정합니다. 그리고 미국 국제개발처(United States Agency for International Development).

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