エネルギー産業への応用
エネルギー供給の未来
再生可能エネルギーへの世界的な移行には、材料開発とプロセスの最適化における革新的なアプローチが必要です。熱分析は、エネルギー生成のための新しい材料を効率的にテストし、実際のシステムでの使用を評価するのに役立ちます。このようにして、材料は資源を節約し、CO₂排出量を削減するために特別に開発されます。
太陽光によるエネルギー供給
現在すでに設置されている太陽電池モジュールの90％以上は、多結晶シリコンウエハーで作られている。残りは薄膜太陽電池で、その市場シェアは2020年までに20％まで拡大すると予想されている（出典：DECHEMA e.V., Chemie als ein Innovationstreiber in der Materialforschung）。太陽光発電などは、気候変動との闘い、資源保護、エネルギー転換において、ますます重要な役割を果たしている。
したがって、材料研究は、太陽エネルギーを有効に利用するために、費用対効果が高く、効率的で耐久性のある太陽電池を開発しなければならない。
未来の素材：
- 銅インジウム・ガリウム・セレン太陽電池
- 薄膜太陽電池
- 有機太陽電池（ポリマーヘテロ接合、色素増感セル、有機-無機ハイブリッドシステム）
革新的な太陽電池材料
従来のシリコンに加え、CIGS、テルル化カドミウム、ペロブスカイトといった新しいタイプのセルが現在の開発の中心となっている。研究の目的は、変化する気候条件のもとで、効率を改善し、生産コストを削減し、耐用年数を延ばすことである。材料分析法は、ウェハー、基板、薄膜の精密な品質管理を可能にする。
燃料電池の開発
燃料電池にとって、熱安定性と電気化学的効率は極めて重要である。固体高分子形燃料電池（PEMFC）や固体酸化物形燃料電池（SOFC）に加え、柔軟な運転条件を可能にするハイブリッドシステムが研究されている。熱重量測定やDSCのような熱分析法は、劣化、膜の老化、反応挙動の調査を可能にする。
未来の素材：
- 膜型燃料電池
- 溶融炭酸塩燃料電池
- 固体酸化物形燃料電池
溶融塩による持続可能なエネルギー供給
溶融塩の使用は、持続可能なエネルギー供給においてますます重要な役割を果たしている。これらの高温安定材料は、核分裂炉や太陽光発電所などの用途において極めて重要な熱特性を提供する。
特に、フッ化リチウム（LiF）、フッ化ナトリウム（NaF）、フッ化カリウム（KF）の混合物であるFLiNaK溶融塩は、卓越した熱伝導性を持つため、これらの技術において重要な役割を果たしている。
実例と産業への応用
- 対象材料の選択による太陽熱システムの最適化
- 太陽電池モジュールの分析とリサイクル
- エネルギー供給業者の燃料品質管理
- 発電所における蓄熱材の長期的研究