Een nieuw materiaal voor warmteopslag zou de energie-efficiëntie van gebouwen aanzienlijk kunnen verbeteren. Ontwikkeld door onderzoekers van de Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) en de Universiteit van Leipzig, kan het worden gebruikt om overtollige warmte op te slaan en indien nodig terug aan de omgeving af te geven. In tegenstelling tot bestaande materialen kan de nieuwe aanzienlijk meer warmte opnemen, is stabieler en is gemaakt van onschadelijke stoffen. In het Journal of Energy Storage het team beschrijft het vormingsmechanisme van het materiaal.

De uitvinding is een zogenaamd vormgestabiliseerd faseveranderingsmateriaal. Het kan grote hoeveelheden warmte absorberen door zijn fysieke toestand van vast naar vloeibaar te veranderen. De opgeslagen warmte komt dan weer vrij wanneer het materiaal uithardt. "Veel mensen kennen dit principe van handwarmers", legt professor Thomas Hahn van het Institute of Chemistry van MLU uit. De uitvinding uit Halle zal echter niet in jaszakken worden gebruikt. In plaats daarvan zou het door de bouwsector kunnen worden gebruikt als grote panelen die in muren kunnen worden geïntegreerd. Deze zouden dan warmte opnemen tijdens de zonnige uren van de dag en deze later weer afgeven als de temperatuur daalt. Dit kan veel energie besparen:de onderzoekers hebben berekend dat wanneer het nieuwe materiaal opwarmt, het - onder de juiste omstandigheden - tot 24 keer per 10 graden Celsius meer warmte kan opslaan dan conventioneel beton of bouwplaat.

In tegenstelling tot handwarmers smelten de panelen van dit materiaalmengsel niet als ze warmte opnemen. "In onze uitvinding is het warmteopslagmateriaal ingesloten in een raamwerk van vast silicaat en kan het niet ontsnappen vanwege hoge capillaire krachten", legt Hahn uit. Het belangrijkste is dat de stoffen die bij de productie worden gebruikt, milieuvriendelijk zijn:onschadelijke vetzuren zoals die in zepen en crèmes voorkomen. Zelfs de additieven die het materiaal zijn sterkte en verhoogde thermische geleidbaarheid verlenen, kunnen worden verkregen uit rijstschillen.

In de huidige studie beschrijft het team de stappen die betrokken zijn bij het creëren van de structuur van het materiaal en hoe de verschillende chemicaliën elkaar beïnvloeden. Hiervoor kreeg het team steun van een groep onderzoekers onder leiding van professor Kirsten Bacia van MLU, die fluorescentiemicroscopie gebruikte om het mechanisme te visualiseren. "De kennis die we opdoen, kan worden gebruikt om het materiaal verder te optimaliseren en mogelijk op industriële schaal te produceren", zegt Felix Marske, die de ontwikkeling voortzette als onderdeel van zijn doctoraat bij Thomas Hahn. Tot nu toe wordt het materiaal nog slechts in kleine hoeveelheden in het laboratorium geproduceerd. In de toekomst kan het worden gecombineerd met andere stappen om gebouwen aanzienlijk energiezuiniger te maken of om fotovoltaïsche systemen en batterijen passief te koelen en zo hun efficiëntie te verhogen. + Verder verkennen

Onderzoek naar een innovatieve oplossing voor thermische energieopslag