Enerji sektöründeki uygulamalar
Enerji arzının geleceği
Yenilenebilir enerjilere küresel geçiş, malzeme geliştirme ve süreç optimizasyonunda yenilikçi yaklaşımlar gerektirmektedir. Termal analizler, enerji üretimi için yeni malzemelerin verimli bir şekilde test edilmesine ve gerçek sistemlerde kullanımlarının değerlendirilmesine yardımcı olur. Bu şekilde malzemeler, kaynakları korumak ve CO₂ emisyonlarını azaltmak için özel olarak geliştirilir.
Yakıtların termal özellikleri
Ölçümü termal iletkenlik, ısı kapasitesi ve termal genleşme Kömür, ham petrol ve doğal gaz gibi klasik yakıtların termal analizi, yanma süreçlerinin optimize edilmesini sağlar. Termal analiz, enerji santrali kazanlarının ve türbin bileşenlerinin tasarımı için önemli veriler sağlar ve malzeme aşınmasını en aza indirirken enerji verimini en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olur.
Güneş ışığı yoluyla enerji temini
Bugün halihazırda kurulu olan güneş modüllerinin %90’ından fazlası polikristal silikon gofretlerden yapılmaktadır. Geri kalanı ise 2020 yılına kadar pazar payının %20’ye çıkması beklenen ince film güneş pillerine dayanmaktadır (kaynak: DECHEMA e.V., Chemie als ein Innovationstreiber in der Materialforschung). Fotovoltaikler ve benzerleri iklim değişikliğiyle mücadelede, kaynaklarımızın korunmasında ve enerji dönüşümünde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.
Bu nedenle malzeme araştırmaları, güneş enerjisinden etkin bir şekilde faydalanabilmek için uygun maliyetli, verimli ve dayanıklı güneş pilleri geliştirmelidir.
Geleceğin malzemeleri:
- Bakır indiyum galyum selenit güneş pili
- İnce film güneş pilleri
- Organik fotovoltaikler (polimer heterojonksiyonlar, boyaya duyarlı hücreler, hibrit organik-inorganik sistemler)
Yenilikçi güneş pili malzemeleri
Geleneksel silikonun yanı sıra CIGS, kadmiyum tellür ve perovskit gibi yeni hücre tipleri de güncel gelişmelerin merkezinde yer alıyor. Araştırmanın amacı, değişen iklim koşulları altında verimliliği artırmak, üretim maliyetlerini düşürmek ve hizmet ömrünü uzatmaktır. Malzeme analiz yöntemleri, gofretlerin, alt tabakaların ve ince filmlerin hassas kalite kontrolünü mümkün kılmaktadır.
Yakıt hücrelerinin geliştirilmesi
Termal kararlılık ve elektrokimyasal verimlilik yakıt pilleri için çok önemlidir. Polimer elektrolit membran yakıt hücreleri (PEMFC) ve katı oksit yakıt hücrelerine (SOFC) ek olarak, esnek çalışma koşulları sağlayan hibrit sistemler araştırılmaktadır. Termogravimetri veya DSC gibi termal analiz yöntemleri, bozunma, membran yaşlanması ve reaksiyon davranışının araştırılmasını sağlar.
Geleceğin malzemeleri:
- Membran yakıt hücreleri
- Erimiş karbonat yakıt hücreleri
- Katı oksit yakıt hücresi
Erimiş Tuzlar aracılığıyla sürdürülebilir enerji tedariki
Erimiş Tuzların kullanımı sürdürülebilir enerji tedarikinde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Bu yüksek sıcaklıkta kararlı malzemeler, nükleer fisyon reaktörleri ve güneş enerjisi santralleri gibi uygulamalarda çok önemli olan olağanüstü termal özellikler sunmaktadır.
Özellikle lityum florür (LiF), sodyum florür (NaF) ve potasyum florür (KF) karışımı olan FLiNaK erimiş tuzu, olağanüstü termal iletkenliğe sahip olduğu için bu teknolojilerde kilit bir rol oynamaktadır.
Pratik örnekler ve endüstriyel uygulamalar
- Hedefe yönelik malzeme seçimi yoluyla güneş enerjisi sistemlerinin optimizasyonu
- Fotovoltaik modüllerin analizi ve geri dönüşümü
- Enerji tedarikçileri için yakıt kalite kontrolü
- Enerji santrallerinde ısı depolama malzemeleri üzerine uzun vadeli çalışmalar