Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những cách mới để thiết kế các vật liệu biến đổi pha tổng hợp có khả năng lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt. Điều này có thể bắt đầu sử dụng nó trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ sưởi ấm các tòa nhà đến cung cấp năng lượng cho xe cộ.

(Ảnh: Tiến sĩ Patrick Shamberger)
Nhóm nghiên cứu đã dự đoán và đo tốc độ truyền nhiệt vào vật liệu tổng hợp lưu trữ nhiệt năng hình trụ để đánh giá các tiêu chí thiết kế tối ưu.

Pin lưu trữ nhiệt hiệu quả

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas A&M đã thiết lập một nguyên tắc thiết kế cơ bản mới cho các vật liệu hỗn hợp biến đổi pha để lưu trữ nhiệt năng một cách nhanh chóng. Điều này sẽ đơn giản hóa quy trình thiết kế và cho phép tính toán các vật liệu thay đổi pha hỗn hợp gần tối ưu mà không cần tính toán động lực học chất lỏng hoặc thiết kế mở rộng.

Theo một báo cáo từ Thú vị Kỹ thuật, điều này nhằm mục đích tạo ra một vật liệu tạo ra sự cân bằng giữa mật độ năng lượng và mật độ năng lượng sẽ cho phép lưu trữ hiệu quả và sạc nhanh mà không cần thêm trọng lượng hoặc số lượng lớn không cần thiết. Cũng có thể sử dụng các nguồn năng lượng của chúng ta hiệu quả hơn thông qua thiết kế mới này.

Mặc dù lưu trữ năng lượng không phải là một quá trình mới, nhưng thiết kế tương đối đơn giản của composite có thể là khởi đầu cho việc sử dụng nó trong các ứng dụng khác nhau như sưởi ấm các tòa nhà và cung cấp năng lượng cho ô tô. Việc phát triển các thiết kế mới có thể có ý nghĩa quan trọng trong mọi khía cạnh, từ cách chúng ta sưởi ấm và cung cấp năng lượng cho các hộ gia đình đến thiết kế xe điện.

Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã khám phá hiệu quả của các hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt, nhưng không có nghiên cứu nào cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc cải thiện hiệu suất tốc độ, tối ưu hóa và dự đoán hiệu suất so với những phát hiện mới của các nhà nghiên cứu từ Texas.

Nghiên cứu vay vốn

Văn phòng Nghiên cứu Hải quân đã tài trợ cho nhóm và phát hành công khai tại Thư viện Trực tuyến Wiley. Nó cung cấp một khung lý thuyết để thiết kế và tối ưu hóa vật liệu tổng hợp hình trụ với ba con số đáng khen. Các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra các cách để thiết kế những vật liệu này chịu trách nhiệm cho quá trình làm nóng, lưu trữ nhiệt dựa trên kích thước của nó và lưu trữ nhiệt dựa trên trọng lượng của nó.

Tất cả những điều này được đề cập được coi là những yếu tố quan trọng khi thiết kế vật liệu cho các mục đích cụ thể, vì chúng có thể đánh giá hiệu suất của hầu hết các hệ thống vật liệu thay đổi pha tổng hợp. Điều này cuối cùng sẽ giúp thiết kế vật liệu tổng hợp hình trụ trong tương lai đồng thời tính đến tải nhiệt, đặc biệt đối với các ứng dụng lưu trữ nhiệt.

Cũng đọc: Sự thật về cách sản xuất vật liệu composite

Nhóm nghiên cứu

Dựa trên báo cáo của Phòng Kỹ thuật TAMU, toàn bộ nhóm nghiên cứu do J. Mike Walker ’66 Phòng Kỹ thuật Cơ khí, Phó Giáo sư Tiến sĩ. Jonathan Felts và Cựu sinh viên tốt nghiệp ngành Kỹ thuật cơ khí Achutha Tamraoarni trong việc tìm kiếm các thiết kế mới để đơn giản hóa các tính toán và dự đoán các cấu trúc gần tối ưu.

Trong khi đó, Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật PGS.TS. Patrick Shamberge đã lãnh đạo nhóm với tư cách là điều tra viên chính, phối hợp với Wm Michael Barnes ’64 của Khoa Kỹ thuật Hệ thống và Phó Giáo sư Tiến sĩ. Alaa Elwany.

Các cựu sinh viên tiến sĩ Alison Hoe (Kỹ thuật Khoa học Vật liệu), Chen Zhang (Hệ thống Công nghiệp) và Nathan Malone (Kỹ thuật Cơ khí) cũng tham gia khám phá.

Bài viết liên quan: Công nghệ lưu trữ nhiệt mùa hè có thể giải quyết một trong những vấn đề chính về nguồn năng lượng tái tạo

Viết bởi Inno Flores