Sonderbares Kaltmineral speichert Wärme

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Birnessit mit Kaliumionen angereichert -
Sommerhitze lässt sich in den Winter hinüberretten

Sonderbares Kaltmineral speichert Wärme
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Künstlerische Darstellung der Wärmefreisetzung (Illustration: Norihiko L. Okamoto)
Archiv | 16.04.2022 | Forscher der Tohoku University und der Rigaku Corporation haben eine Substanz gefunden, die relativ große Mengen an minderwertiger Wärme speichern und später wieder freisetzen kann, ohne sich zu zersetzen. Damit lässt sich Abfallwärme in der Industrie, deren Temperatur bei weniger als 200 Grad Celsius liegt und daher nicht wirtschaftlich genutzt werden kann, um beispielsweise Strom zu erzeugen, für eine spätere Verwendung zwischenlagern.

Manganoxid-Oktaeder-Schichten

Das Material basiert auf Birnessit, einem wasserhaltigen Manganoxid-Mineral, das die Forscher mit Kaliumionen angereichert haben. Birnessit ist das häufigste in der Natur vorkommende Mineral mit einer Schichtstruktur aus Manganoxid-Oktaedern. Beim Erhitzen wird das Kristallwasser freigesetzt - die Wärme gibt den Wassermolekülen so viel Energie, dass sie sich aus der Kristallstruktur lösen können.

 

In einem Behälter, in den keine Feuchtigkeit eindringen kann, lässt es sich über längere Zeit aufbewahren, ohne dass es seine Energie verliert. Kommt es mit Feuchtigkeit in Berührung, saugt es sich wieder mit Wassermolekülen voll. Dabei gibt es die gespeicherte Wärme ab. Der Prozess lässt sich so steuern, dass die Abgabe kontinuierlich über einen längeren Zeitraum stattfindet.

 

Eine optimierte Wärmespeicherung

"Dieser Mechanismus ist für die Wärmespeicherung sehr vorteilhaft. Modifiziertes Birnessit nimmt Wärme schnell auf und gibt sie, wenn es nötig ist, auch schnell wieder ab. Es wird dabei nicht zerstört, kann also immer wieder verwendet werden", sagt Materialwissenschaftler Tetsu Ichitsubo von der Tohoku University.

 

Es könnte etwa genutzt werden, um solare Wärme, die im Sommer aufgenommen wird, im Winter wieder abzugeben - zum Heizen von Gebäuden und Erwärmen von Trinkwasser. Mit der Speicherkapazität sind die Forscher allerdings noch nicht zufrieden. Sie arbeiten jetzt daran, das Material weiter zu modifizieren, sodass es mehr Wassermoleküle aufnimmt und damit pro Volumeneinheit mehr Wärme speichert. (pte)


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