建築物“熱電池”可將能量存儲提升 223%，大幅削減交流電需求
延世大學的研究人員推出了一種突破性的“導熱海綿”，能夠將年度冷卻能耗削減 54%，並將總體冷卻需求減少 24.3%。這種被稱為 EMBC16 的新型複合材料充當緊湊型熱“電池”，可以在白天捕獲多餘的熱量，並在氣溫下降時釋放出來，從而有效地“緩衝”建築物的內部環境，抵禦下午的悶熱。這種材料代表了性能的重大飛躍，每克可儲存 121.3 焦耳的能量，比簡單粘土複合材料的能量容量增加了 223%，同時導熱率提高了 78%。在嚴格的壓力測試中，該材料經受了 1,000 次加熱和冷卻循環，同時保留了超過 95.9% 的原始容量，熔融石蠟洩漏率低於 2.2%，證明了其在實際使用中的長期穩定性。 “生物礦物”秘密傳統的相變材料（PCM）通過熔化來儲存能量並通過凝固來釋放能量，通常依賴於昂貴的化石燃料衍生成分，如石墨烯或碳納米管。由 Dimberu G. Atinafu 領導的延世團隊通過設計“生物礦物”框架走了一條不同的道路。他們將生物炭（來自云杉木材廢料）與蒙脫石粘土結合起來。通過用表面活性劑處理粘土以打開其層狀結構，他們創建了一個 3D 多孔網絡，其表面積是原始粘土的五倍。然後，該框架被注入十六烷，一種蠟狀石蠟，作為活性能量儲存成分。 “通過設計更環保的石蠟支撐框架，我們可以捕獲更多熱量，更有效地轉移熱量，並使用來自生物質和地球礦物的材料來實現這一點，”阿蒂納夫說。性能和效率本周公布的結果突顯了與現有粘土基材料相比性能的巨大飛躍。該材料對溫度變化的反應更快，即使在廣泛使用後也能保持高水平的效率。該團隊強調說：“為了探索現實世界的影響，該團隊使用建築能源模擬軟件來測試新型複合材料作為首爾一座歷史建築模型的室內裝飾材料的性能。”當用作室內裝飾時，與沒有蓄熱的標準建築相比，EMBC16 牆表現出卓越的管理熱波動的能力。研究人員解釋說：“該材料的多孔結構和定制的表面化學有助於平衡熱量儲存和熱流，這對於平滑日常溫度波動至關重要。”循環的未來 除了性能之外，該項目還關注可持續性。通過利用廢棄生物質和豐富的礦物質，該團隊的目標是建立循環經濟模式。 “然而，他們指出，當前的工藝依賴於合成表面活性劑和密集的洗滌步驟，這可能會產生大規模廢水，”新聞稿補充道。雖然目前的製造過程涉及密集的洗滌步驟，但研究人員已經在研究第二代產品，用植物皂苷等生物基分子取代合成化學品。通訊作者 Sumin Kim 指出：“這些複合材料可以幫助未來的建築儲存白天的熱量或涼爽，並在需要時釋放它，從而減少我們對主動空調系統的依賴。”
已发布: 2026-01-22 16:50:00
