火山爆发后,喷发而出的火山灰都怎么处理?最近巴塞隆纳科学家发现,有鉴于火山灰特殊性能与优异的导热性能跟热容量,可以应用在储热系统、聚光太阳能系统中。
有别于太阳能板,聚光太阳能是透过一排排的巨大曲面镜,追踪并集中太阳光束到中央塔来产生庞大热量,温度远远超过1,000°C,之后这些热量不是直接用来发电,就是用介质加以储存起来,之后再使用。
通常这些电厂都是用熔盐来储热,但熔盐有著极强的腐蚀性,很容易腐蚀设备,缩短装置的使用寿命,其生产成本也很高,低温时还会不小心固化。位于摩洛哥沙漠的世界上最大的聚光式发电厂,最近还发生熔盐罐泄漏事件,业主直接损失4,700万美元。
不过巴塞隆纳科学家发现,可以添加一些火山灰来解决上述问题。火山灰也容易取得,2021年西班牙加那利群岛拉帕尔马岛的老昆布雷火山喷发时,周边地区便布满2亿立方米的火山灰,这个数量差不多是80,000座奥运游泳池。
目前大量的火山灰,主要是以低成本散装形式进入土木工程中,研究人员希望可以提高他们的经济用途,因此团队将材料压制成颗粒,开始测试他们的性能,在250~750°C之间反复加热再冷却、冷却再加热,循环次数超过1,000次。
他们发现灰烬表现出优异的导热性和热容量,还有不错的物理和化学稳定性,在过程中氧化质量仅增加0.54%,而且可以跟熔盐结合,搭配后高温稳定性达750°C,消除盐的腐蚀作用之外,还能储存足够的热量,最重要的是,成本不贵。
西班牙加那利群岛拉帕尔马岛的火山灰将是未来研究重点,团队认为这会是将来储热领域的替代跟永续材料,能以优系的成本效益解决的储能挑战。
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