當(dāng)一個(gè)地區(qū)被火山灰覆蓋時(shí)很少有好消息--但巴塞羅那大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，火山灰具有罕見(jiàn)的有用特性組合，使其成為一種非常有用的儲(chǔ)能介質(zhì)。我們?cè)�多次�?bào)道過(guò)超級(jí)廉價(jià)的熱能存儲(chǔ)，也曾多次報(bào)道過(guò)在超高溫下工作的高效熱電池。最便宜的"磚塊烤面包機(jī)"使用的是最豐富的材料，而最高效的"磚塊烤面包機(jī)"使用的是液態(tài)錫和碳材料，可以處理超高溫。

發(fā)表在《儲(chǔ)能雜志》上的一項(xiàng)新研究的核心應(yīng)用是聚光太陽(yáng)能。所以，不是光伏電池板--我們說(shuō)的是那些在沙漠中的高塔，其周圍有一排巨大的拋物面反射鏡，旨在精確跟蹤太陽(yáng)并將其光線反射到一個(gè)點(diǎn)上。

位于加利福尼亞州的 Heliogen 聚光太陽(yáng)能系統(tǒng)溫度超過(guò) 1000 °C

此時(shí)，所有這些聚焦的光束都會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量，通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 1000 °C（1,832 °F）--這就是可憐的"放大鏡下的螞蟻"效應(yīng)，被放大到了極致。

這些熱量可以直接用于發(fā)電（通常使用蒸汽輪機(jī)），也可以通過(guò)加熱某種熱電池儲(chǔ)存起來(lái)，以供日后使用。許多此類裝置都使用熔鹽來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，因?yàn)槿埯}的熱特性可以在高溫下有效地儲(chǔ)存和回收熱量。

不過(guò)，熔鹽也有很大的缺點(diǎn)：腐蝕性極強(qiáng)，會(huì)侵蝕設(shè)備，縮短設(shè)備的使用壽命。它們的生產(chǎn)成本也很高，而且有時(shí)會(huì)在較低的溫度下凝固，給工作帶來(lái)麻煩。

火山爆發(fā)留下的大量火山灰可重新用于廉價(jià)的可再生能源存儲(chǔ)

早在 2021 年，加那利群島拉帕爾馬島上的一座火山爆發(fā)時(shí)，周圍地區(qū)就堆積了 2 億立方米（按標(biāo)準(zhǔn)新聞單位計(jì)算，相當(dāng)于 70.6 億立方英尺，或 8 萬(wàn)個(gè)奧林匹克游泳池）的火成巖和火山灰廢料。

因此，火山灰并不短缺。事實(shí)上，很多火山灰都作為低成本的散裝材料被用于土木工程項(xiàng)目中。但巴塞羅那的研究人員希望測(cè)試火山灰作為儲(chǔ)熱介質(zhì)的潛力，因此他們將火山灰壓制成顆粒，并在 250 到 750 °C （480-1380 °F）之間反復(fù)加熱和冷卻，循環(huán) 1000 次。

收到的火山灰樣品，b) 裝有熔融太陽(yáng)能鹽的氧化鋁坩堝（右）和與火山灰接觸的熔融太陽(yáng)能鹽（左），c) 火山灰片劑，d) 在 250 °C-750 °C 之間循環(huán) 1,000 次后的結(jié)果

他們發(fā)現(xiàn)，這種灰燼具有出色的導(dǎo)熱性和熱容量，并保持物理和化學(xué)穩(wěn)定性，在一千次循環(huán)過(guò)程中，因氧化而增加的質(zhì)量?jī)H為 0.54%。

更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)它與熔鹽配合使用效果很好。如果將灰燼與熔鹽混合在一起，它就能消除熔鹽的腐蝕作用，同時(shí)還能儲(chǔ)存足夠的熱量，減輕熔鹽的凝固趨勢(shì)，而且成本低廉。在使用熔鹽傳熱的儲(chǔ)罐中，將灰分分開(kāi)保存，灰分幾乎可以很好地完成后一部分工作。

收到的火山灰和經(jīng)過(guò) 1000 次重?zé)嵫�環(huán)后的掃描電子顯微鏡和 EDS 圖像

它還適合用作直接的"開(kāi)放式接收器"--在這種布置中，聚光太陽(yáng)光束將直接瞄準(zhǔn)由灰燼建造的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)超高溫運(yùn)行和高效的熱電轉(zhuǎn)換。

研究人員寫道："來(lái)自拉帕爾馬島的火山灰具有巨大的潛力成為一種替代性和可持續(xù)的材料，可應(yīng)用于 TES 領(lǐng)域......提供具有成本效益的解決方案和潛在的儲(chǔ)能節(jié)省。"