2021-01-26

什麼?!鹽的功用不只是調味?

在荷蘭安荷芬,科學家們正在研究未來的熱能儲存系統,其中,用於熱能儲存的核心材料來自贏創。

儘管太陽能的消費量正在提升,但如何提高利用率仍是難題:在陽光最充足的時候,偏偏是最不需要供暖的時候;而面對寒冷、多雲等需要供暖的天氣,卻又不能獲得足夠的能量。「儲存」和「再釋放」的原理看似簡單,目前也有許多技術手段可以實現,但這些技術的效率和成本卻差別很大。沒有一項技術是完美的,但荷蘭安荷芬科技大學目前正在研發的一項發明可能會帶來新思路。

該大學的 HEAT-INSYDE 專案組正在研製一種基於熱化學能的「熱電池」解決方案,它是利用了一種簡單的物理原理:當某類鹽晶吸收水分時,就會釋放熱量。如果利用多餘太陽能來乾燥這些鹽分,那麼之後就可以向鹽中再次通入水蒸氣,重新釋放收集到的能量。假如鹽能夠持續保持乾燥,理論上它可以無限期地保留儲存的能量。

儘管原理簡單,但要找到合適的儲熱鹽類並不容易,這一物質需要具有較高的能量密度,要便宜、穩定,還必須無毒且易於使用。專家們對上百種鹽鹼進行了研究和測試,最終選定了碳酸鉀(鉀碱)。鉀碱常被用於麵點發酵劑,比如在製作麵條的過程中添加鉀碱,可以讓麵團更有彈性。從可可粉加工到玻璃製造,鉀碱更是被廣泛地應用在各行業中。得益於 HEAT-INSYDE 項目,這一通用傳統的產品有望開闢全新應用領域,並在實現能源轉型中發揮重要作用。

贏創是全球最大的鉀碱製造商之一,年產量高達數萬噸。為了實現這一目標,贏創正積極參與這一開創性專案,與其他11個國際合作夥伴一起,共同探索未來的能源儲存方式。贏創不僅需要確保材料供應,還將提供其70年累積的產品經驗和專業知識,為優化技術提供支援。

安荷芬研究所目前擁有全球唯一一個功能齊全的熱電池原型。它的反應器中是一層鉀鹽複合物,風扇吹入乾燥的熱空氣,在熱交換器中利用多餘的太陽能,為氣流加熱。氣流又加熱鹽分,使鹽分變乾並將水蒸氣釋放回氣流中。冷凝器從空氣中提取水分,直到鹽分完全乾燥。至此,完全乾燥的鉀鹽完成了「充電」過程。釋放能量時,風扇將寒冷、潮濕的空氣吹過乾燥的鹽層。鹽層吸收水汽,將空氣加熱到60℃以上。通過熱交換器,這個熱量可以用於加熱生活用水,或者提供暖氣。

現階段,研究人員仍在確定鹽層的最佳結構,提高乾燥空氣和濕潤空氣的注入效率以及優化鉀碱的充電率和儲存容量。七個家用緊湊型原型裝置預計在 2022 年設計製作完成。這些原型裝置將被安裝到荷蘭、波蘭和法國南部的家庭住宅中,針對各種氣候條件進行實際測試。

對於普通的四口之家來說,這一儲能系統只有洗衣機的大小,卻能在無光照的情況下釋放兩週的熱量。與採用鋰離子技術的常用電能儲存系統相比,熱電池具備相同的輸出功率,但所占空間只有前者的一半,而價格卻不到前者的十分之一。小巧、便宜、有效,這三大優勢已吸引了許多家庭報名參與測試。