Análise de materiais para meios de armazenamento de energia
Análise de materiais de armazenamento de calor, hidrogénio e de mudança de fase
O armazenamento de energia é um elemento fundamental da transição energética. Como as fontes de energia renováveis, como o sol e o vento, não estão disponíveis de forma contínua, as tecnologias de armazenamento eficientes estão a tornar-se cada vez mais importantes. Os meios modernos de armazenamento de energia permitem a utilização da energia em momentos diferentes e contribuem para a estabilização dos sistemas energéticos.
O desenvolvimento de materiais de armazenamento de alta eficiência exige um conhecimento profundo das suas propriedades térmicas, físicas e químicas. Os métodos de análise modernos fornecem informações importantes sobre a capacidade de armazenamento, a transferência de calor, a estabilidade térmica e o comportamento a longo prazo.
Com mais de 69 anos de experiência, a LINSEIS oferece soluções para a caracterização de materiais de armazenamento de energia na investigação, desenvolvimento e controlo de qualidade industrial.
Desafios típicos dos sistemas energéticos modernos
Questões relevantes
- Quanta energia é que um material consegue armazenar?
- Qual é a capacidade térmica de um meio de armazenamento?
- Que transições de fase ocorrem durante o armazenamento?
- Com que rapidez é que o calor pode ser absorvido e libertado?
- Como é que a capacidade de armazenamento se altera ao longo de muitos ciclos?
- Que materiais são adequados para acumuladores de alta temperatura?
- De que forma a condutividade térmica influencia o desempenho do armazenamento?
- Quão estáveis são os materiais de armazenamento em funcionamento a longo prazo?
Parâmetros relevantes do material e do processo
| Parâmetros | Significado |
|---|---|
| Capacidade térmica | Capacidade de um material para armazenar energia |
| Condutividade térmica | Fluxo de calor eficiente no acumulador |
| Difusividade térmica | Velocidade de propagação do calor |
| Temperatura de fusão | Adequação para aplicações PCM |
| Transições de fase | Armazenamento e libertação de energia |
| Estabilidade térmica | Comportamento em condições de funcionamento |
| Estabilidade do ciclo | Desempenho de armazenamento a longo prazo |
| Capacidade de armazenamento | Avaliação da densidade energética |
Métodos de medição para materiais de armazenamento de energia
Calorimetria de Diferencial Dinâmico (DSC)
O DSC estuda transições térmicas e processos de armazenamento de calor em materiais de armazenamento de energia.
Análise de
- Processos de fusão
- Cristalização
- Transições de fase
- Capacidade térmica
Aplicações típicas
- Materiais PCM
- Acumulador de calor latente
- Sistemas de sal
- Acumuladores térmicos
Análise térmica simultânea (STA)
A STA combina medições de fluxo de calor e de variação de massa numa única análise.
Análise de
- Processos de decomposição
- Estabilidade do material
- Comportamento de reação
- Processos a alta temperatura
Aplicações típicas
- Sais fundidos
- Materiais de sorção
- Armazenamento de energia
- Materiais funcionais
Instrumentos de medição recomendados para a tecnologia energética
Exemplo prático: Análise de um material de armazenamento de energia
Melhoria da condutividade térmica de materiais de mudança de fase modificados com grafite
Medições LFA realizadas com o Linseis LFA L51 , mostram a influência das nanopartículas de grafite na condutividade térmica dos materiais de mudança de fase (PCM). Os resultados ilustram como, através de uma modificação específica do material, é possível melhorar a transferência de calor e, consequentemente, o desempenho dos acumuladores de energia térmica. Descarrega o white paper para saberes mais sobre a configuração de medição, as propriedades termofísicas e a sua importância industrial.
Por que é que a análise de materiais é fundamental para os meios de armazenamento de energia
O desempenho de um sistema de armazenamento de energia é determinado, em grande parte, pelas características dos seus materiais. A condutividade térmica, a capacidade térmica, as transições de fase e a estabilidade térmica influenciam a densidade de armazenamento, a eficiência e a vida útil.
A combinação de métodos de análise modernos permite:
- Desenvolvimento de materiais de armazenamento de alto desempenho
- Otimização de sistemas de armazenamento de calor e energia
- Estudo de materiais de mudança de fase (PCM)
- Caracterização dos sistemas de armazenamento de hidrogénio
- Avaliação da estabilidade a longo prazo e do envelhecimento
- Melhoria dos processos de carga e descarga
Aplicações – Energia e baterias
Perguntas frequentes – Meios de armazenamento de energia
Que materiais são utilizados como meios de armazenamento de energia?
Entre os principais meios de armazenamento de energia contam-se os materiais de mudança de fase (PCM), os sais fundidos, os acumuladores térmicos cerâmicos, os materiais de sorção e os acumuladores de hidrogénio, como os hidretos metálicos ou os MOFs.
Por que é que a condutividade térmica é importante para os sistemas de armazenamento de energia?
A condutividade térmica determina a rapidez com que a energia pode ser absorvida, distribuída e novamente libertada dentro de um material de armazenamento. Por isso, influencia diretamente a eficiência do sistema de armazenamento.
Como é que se caracterizam os materiais de mudança de fase?
Os materiais com mudança de fase são frequentemente analisados através de DSC, STA e LFA para determinar as temperaturas de fusão, as transições de fase, as capacidades térmicas e a condutividade térmica.
Que papel desempenham os sais fundidos nos sistemas de armazenamento de energia?
Os sais fundidos são utilizados como acumuladores de calor a alta temperatura e permitem armazenar grandes quantidades de energia, por exemplo, em centrais solares térmicas.
Como é que se analisa a estabilidade a longo prazo dos materiais de armazenamento?
Com os programas TGA, STA e de temperatura cíclica, é possível analisar o envelhecimento, a degradação do material e as alterações nas propriedades de armazenamento ao longo de longos períodos de funcionamento.
Por que é que os meios de armazenamento de energia são importantes para a transição energética?
Os sistemas de armazenamento de energia permitem a utilização diferida das energias renováveis e ajudam a compensar as flutuações na produção de energia e a garantir a segurança do abastecimento.
