Смоллбоун А., Джулч В., Уордл Р. и Роскилли Т. (2017). Приведенная стоимость хранения для гидроаккумулирующего хранения тепловой энергии по сравнению с другими технологиями хранения энергии. Energy Convers. Manag. 152, 221–228. DOI: 10.1016 / j.enconman.2017.09.047

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Штейнманн, В.Д. (2014). Концепция CHEST (Compressed Heat Energy Storage) для хранения термомеханической энергии промышленного масштаба. Энергия 69, 543–552. DOI: 10.1016 / j.energy.2014.03.049

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стюарт Р. Б. и Якобсен Р. Т. (1989). Термодинамические свойства аргона от тройной точки до 1200 К при давлениях до 1000 МПа. J. Phys. Chem. Ссылаться. Данные . 18, 639–798. DOI: 10.1063 / 1.555829

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Товерон, Н., Макки, Э., Нгуен, Д., Тартьер, Т. (2017). Экспериментальное исследование сверхкритического теплообмена CO ₂ в термоэлектрическом аккумуляторе на основе циклов ранкина и теплового насоса. Энергетические процедуры 129, 939–994. DOI: 10.1016 / j.egypro.2017.09.121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уайт А., Паркс Г. и Маркидес К. Н. (2013). Термодинамический анализ гидроаккумулятора тепловой энергии. Заявл. Тепловая энергия 53, 291–298. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2012.03.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уайт, А. Дж. (2011). Анализ потерь тепловых резервуаров для схем накопления электроэнергии. Заявл. Энергия 88, 4150–4159 ,. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2011.04.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Номенклатура

Серия веб-семинаров по хранению тепловой энергии — Новые материалы в области аккумулирования тепловой энергии для зданий

См. Слайды презентации.

Расшифровка стенограммы

Слайд 2

Этот звонок Webex записывается и может быть размещен на веб-сайте DOE или использован для внутренних целей. Если вы не хотите, чтобы ваш голос записывался, пожалуйста, не говорите во время разговора или отключитесь сейчас. Если вы не хотите, чтобы ваше изображение записывалось, пожалуйста, выключите камеру или участвуйте только по телефону. Если вы говорите во время разговора или используете видеосвязь, предполагается, что вы даете согласие на запись и использование своего голоса или изображения.

Для вопросов и ответов используйте функцию вопросов и ответов. Мы представим каждому участнику дискуссии свою работу, а в конце проведем открытый сеанс вопросов и ответов. Эти слайды будут размещены на нашем сайте в будущем.

Slide 3

Управление строительных технологий инвестирует в энергоэффективность и связанные с ней технологии, чтобы повысить доступность, комфорт и производительность жилых и коммерческих зданий страны. Мы выполняем широкий спектр мероприятий, включая исследования и разработки технологий нового поколения на ранней стадии, интеграцию и валидацию технологий в коммерческом и жилом секторах, а также работу кодексов и стандартов.

Я призываю вас потратить некоторое время на посещение нашего веб-сайта, чтобы узнать больше об увлекательной работе вне офиса и различных возможностях взаимодействия с нами и поддержки нашей миссии.

Slide 4

Важной инициативой в нашем офисе является поддержка эффективных зданий с интерактивной сеткой (или GEB). В качестве основных потребителей электроэнергии здания могут использоваться в качестве центральных компонентов в современной энергосистеме.

Есть четыре основных характеристики GEB.Они эффективны, связаны, гибки и умны. Хотя энергоэффективность по-прежнему будет иметь решающее значение, здания будущего должны выходить за рамки традиционной энергоэффективности, чтобы лучше поддерживать усилия по модернизации нашей энергосистемы. За счет использования расширенных коммуникаций, гибких технологий, включая переменные нагрузки, распределенное генерирование и хранение данных, а также аналитику для совместной оптимизации эффективности, гибкости и предпочтений жителей, здания могут играть ведущую роль в поддержке модернизации энергосистемы.

Более подробную информацию об инициативе GEB можно найти по ссылке на экране, и я рекомендую вам ознакомиться с захватывающей работой в этой области.

Slide 5

Гибкость может быть достигнута с помощью множества стратегий. Одна из них, которая привлекает все большее внимание, — это накопление энергии. Многие прогнозы показывают, что в ближайшие десятилетия количество развертываний накопителей энергии быстро возрастет.

Министерство энергетики США запустило грандиозную программу по хранению энергии, чтобы сосредоточить ресурсы всего департамента на создании комплексной программы по ускорению разработки, коммерциализации и использования технологий хранения энергии следующего поколения.Видение грандиозной задачи по хранению энергии заключается в создании и поддержании глобального лидерства Америки в области использования и экспорта аккумуляторов энергии с надежной цепочкой поставок для внутреннего производства, не зависящей от зарубежных источников критически важных материалов. Хотя исследования и разработки являются основой развития технологий хранения энергии, Департамент признает, что цель лидерства требует решения связанных с этим проблем увеличения масштабов, включая производство, развитие персонала, оценку и передачу технологий.

В проекте дорожной карты излагается общекорпоративная стратегия ускорения инноваций в различных технологиях хранения, основанная на трех концепциях: инновации здесь, создание здесь, развертывание повсюду.

DOE запрашивает обратную связь для информирования о наборе мероприятий, предложенных в проекте дорожной карты, посредством запроса информации. Более подробную информацию можно найти по ссылке. Ответы на RFI будут представлены к 31 августа.

Это отличный способ принять участие в формировании будущего технологий хранения энергии.BTO в первую очередь будет заниматься решением грандиозных задач по хранению энергии, работая над гибкими нагрузками и технологиями хранения тепловой энергии.

Slide 6

Иногда может показаться, что в разговоре о накоплении энергии доминируют электрохимические подходы. Технологии хранения энергии на основе тепла могут обеспечить ряд преимуществ для приложений в искусственной среде. Значительная часть нагрузок на здание уже основана на тепловом воздействии, и тепловые нагрузки являются основными факторами пиков нагрузки системы.Таким образом, вполне естественно, что варианты хранения на основе тепла будут строго рассмотрены для применения в строительстве. В зависимости от выбранного решения накопитель тепловой энергии может предложить множество преимуществ по сравнению с конкурирующими технологиями. Некоторые из показанных примеров включают более низкую стоимость, более длительный срок службы и повышенную эффективность, в зависимости от условий, при которых хранилище заряжается и разряжается.

Slide 7

Несмотря на то, что продолжаются активные исследования материалов для аккумулирования тепловой энергии, многие все еще сталкиваются с проблемами, связанными с их широким распространением.Некоторые проблемы включают стоимость, плотность хранения, теплопроводность, разложение и фазовую сегрегацию.

На совместном семинаре, проведенном в прошлом году национальной лабораторией Лоуренса Беркли и национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, была изучена потребность в динамических и интерактивных решениях для хранения в зданиях. В отчете, который можно найти по указанной ссылке, исследуется, как инновации в материалах могут сыграть ключевую роль в снижении затрат, повышении эффективности, использования и срока службы материалов для аккумулирования тепловой энергии.

Если вы еще не сделали этого, я рекомендую вам потратить некоторое время, чтобы ознакомиться с этим отчетом и многочисленными рекомендациями, которые он предлагает для будущих исследований.

Slide 8

Управление строительных технологий продолжает поддерживать разработку следующего поколения технологий хранения тепловой энергии, чтобы сделать жилые и коммерческие здания более гибкими и устойчивыми.

Некоторые цели, которые мы установили для будущих технологий, показаны в таблице.К ним относятся цели для температур перехода (как для PCM, так и для TCM), стоимости материалов, плотности энергии, теплопроводности (учитывая, что динамическая настройка может быть желательной для будущих приложений), надежность, превышающая 20 лет, и устранение ограничений по переохлаждению.

Достижение этих целей позволит и дальше делать технологии хранения тепловой энергии конкурентоспособными по сравнению с альтернативными формами хранения.

Slide 9

Остальная часть этого вебинара будет посвящена новым материалам и подходам к технологии хранения тепловой энергии.Слайды из двух предыдущих веб-семинаров по хранению льда и горячей воды можно найти по указанным ссылкам. И, как я уже сказал, эти слайды с этого вебинара также будут опубликованы в будущем.

Slide 10

У нас сегодня отличная панель ораторов. Кайл и Навин из Национальной лаборатории Ок-Ридж, Эллисон и Джейсон из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, Патрик из Университета Вирджинии, Суман из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Патрик из Техасского университета A&M.У каждого будет возможность поговорить с нами о своей работе и о том, как они подходят к будущему технологий хранения тепловой энергии. Опять же, используйте функцию вопросов и ответов, чтобы задавать вопросы по ходу дела, и в конце у нас будет открытая сессия вопросов и ответов.

Slide 11

Теперь я передам его Кайлу и Навину. Здесь Кайл Глузенкамп, я научный сотрудник Окриджской национальной лаборатории, и сегодня со мной доктор Навин Кумар, который представит некоторые из наших слайдов. Сегодня я расскажу о солевых гидратах в рамках этого вебинара.Мне действительно приятно быть здесь сегодня. Я хочу поблагодарить BTO и Nelson за приглашение и за составление предыдущих, которые были действительно информативными. Итак, моя цель сегодня действительно состоит в том, чтобы создать для всех в аудитории общую основу понимания того, что представляет собой ландшафт солевых гидратов сегодня, а затем определить проблемы и возможности НИОКР, связанные с ними.

Slide 12

Я также покажу вам часть работы, которую мы делаем в Ок-Ридже, штат Теннесси.Я хочу начать с признательности нашим партнерам из Университета Теннесси — Ноксвилл, Технологический институт Джорджии и NEOGRAF. Я также хочу отметить наш источник финансирования от BTO, а также вычислительные ресурсы, которыми мы воспользовались во время проекта.

Slide 13

И особенно в DOE я хотел бы поблагодарить Свена Мамме и Тони Боуза. Я также хотел бы поблагодарить некоторых других членов исследовательской группы, которые предоставили материалы на сегодня, Южана Ли и Монджая Госвами из ORNL и Джейсона Хирши из Технологического института Джорджии.

Slide 14

Итак, я снова сделаю обзор материалов гидрата соли, каковы основные проблемы, и покажу вам часть работы, которую мы делаем в ORNL.

Slide 15

Итак, мы все знаем, что хранение тепловой энергии действительно важно. Здесь есть множество приложений. Я думаю, что солевые гидраты могут быть действительно важны во всех этих сферах. От управления температурным режимом аккумуляторных батарей до холодильных складов зданий и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Общие материалы PCM они в основном делятся на две категории: неорганические и органические.Сегодня я остановлюсь на неорганическом варианте.

Slide 16

Итак, это показывает ландшафт материалов с фазовым переходом с температурами плавления от 0 до 65 C. По оси ординат у нас есть стоимость материалов для хранения энергии, выраженная в долларах за киловатт-час или теплоаккумулятор. Обратите внимание, что это логарифмическая шкала, поэтому мы смотрим на несколько порядков с точки зрения затрат. По оси абсцисс отложена плотность накопленной энергии, выраженная в кВтч / м3. Существуют самые разные материалы.Зеленые кружки — это солевые гидраты, у нас вода / лед в виде «х», и у нас есть органические материалы, которые представляют собой желтые ромбы, которые в основном представляют собой парафины. У нас также есть жирные кислоты, которые относятся к другому типу органических веществ. У нас есть неорганические смеси, которые в основном представляют собой гидраты солей, которые по существу являются бинарными, или тройными смесями нескольких солей. Для справки, поле в правом нижнем углу — это цели, используемые в BENFIT FOA 2019. Таким образом, очевидно, что идеальный материал должен иметь очень высокую плотность хранения энергии и низкую стоимость.Глядя на эту диаграмму с точки зрения ландшафта материалов, солевые гидраты являются очень многообещающими с точки зрения существующих известных материалов. У них низкая стоимость в долларах за единицу энергии, у них высокая объемная емкость хранения энергии, а также у них есть некоторые другие приятные свойства, в том числе то, что они негорючие и большинство из них нетоксичны.

Slide 17

Таким образом, способ, которым солевые гидраты фактически накапливают энергию, показан на схеме в левом верхнем углу.По сути, это реакция гидратации и обезвоживания. С левой стороны у вас есть соль, которая тесно связана с молекулами гидратированной воды, и с добавлением тепла вы можете их диссоциировать, и вы получите воду, отделяющуюся от соли. Энтальпия воды в левой части в основном равна энтальпии твердой ледяной воды. Энтальпия воды в правой части очень похожа на энтальпию жидкой воды. Таким образом, энергия фазового перехода, энергия, связанная с этой реакцией, порядка скрытой теплоты льда, плавления воды.Из-за этого у нас возникает несколько свойств, у нас очень стабильная кристаллическая структура, которая приводит к резкой температуре перехода, такой как хранение льда. И просто глядя на отдельные катионы и анионы, которые доступны для однокомпонентного гидрата соли, существует более 2000 возможных комбинаций гидрата соли. Как только вы начнете смешивать несколько из них для создания двоичного файла, у вас будут доступны перестановки этого числа. Очень распространенный пример — CaCl2. И кое-что важное, что нужно знать о солевых гидратах, мы снова имеем дело с неорганической химией, каждый отдельный выбор аниона и катиона приводит к разной фазовой диаграмме.Это один из примеров фазовой диаграммы для CaCl2. К сожалению, сегодня у нас нет времени, чтобы вдаваться в подробности об этом, но важно знать, что каждый отдельный материал гидрата соли, а также каждая бинарная или тройная смесь будет иметь свою собственную уникальную фазовую диаграмму.

Slide 18

Итак, основные проблемы солевых гидратов попадают в эти категории. Я считаю, что перечислил их по степени важности. Самый первый — это неконгруэнтное плавление. У этого много разных имен.Иногда они называют это разделением фаз, иногда — разделением фаз. Это означает, что когда гидрат соли плавится, он имеет тенденцию образовывать эту безводную соль, которая коагулирует и осаждается на дно контейнера. И как только он это делает, он не хочет участвовать в последующих реакциях. Итак, очевидно, что это выпадение материала из активной реакции и снижение способности аккумулировать тепло. Вторая проблема — переохлаждение. Соль гидраты, и помните, когда мы говорим о солевых гидратах, это очень неоднородное пространство, но есть кое-что, что мы можем обобщить о них.В общем, неконгруэнтное плавление является значительной проблемой для многих гидратов солей, и, как правило, для гидратов солей существует большое количество переохлаждения. Двигаясь вниз по списку, у нас есть ограниченное количество вариантов температур фазового перехода. Это происходит потому, что у нас есть отдельные варианты, поскольку мы имеем дело с неорганической химией. В периодической таблице очень много вариантов. И, наконец, можно рассмотреть вопросы коррозии, химической стабильности и теплопроводности. И в некотором роде все эти вещи охватывают проблемы с характеристиками, которые могут стать темой для другого веб-семинара, поэтому сегодня мы не будем подробно их касаться.

Вот классное видео, как видите, у нас переохлажденное вещество. Кристалл только что упал, что дает начало участку кристаллизации, участку зародышеобразования. И это видео в реальном времени, оно не ускорялось. Вы можете увидеть, как распространяется кристаллизация, когда начинается зародышеобразование. Переохлаждение давно решается с помощью добавок, в том числе буры, которые доступны сегодня.

Slide 19

Итак, теперь я передам слово Navin, чтобы поговорить о некоторых из текущих достижений.Привет, это Навин. Я расскажу больше о текущем состоянии дел по улучшению теплофизических свойств материалов с фазовым переходом. Таким образом, одна из самых больших проблем — это фазовая сегрегация в солевых гидратах. Таким образом, одним из наиболее часто используемых методов является загуститель, который в основном представляет собой высоковязкий полимер или гели, которые увеличивают вязкость гидрата соли и уменьшают длину диффузии. Но исследования и предыдущая литература показывают, что это работает только в течение нескольких циклов и прекратится, если дано достаточное количество циклов.В ORNL мы также выполнили моделирование методом МД, чтобы увидеть, как это увеличение вязкости влияет на фазовую сегрегацию, и мы увидели, что в конечном итоге вязкость на самом деле не способствует снижению сегрегации. Идея состоит в том, что загущения недостаточно для улучшения фазовой сегрегации в гидратах солей.

Slide 20

Другой уровень техники, который чаще всего используется для улучшения характеристик гидрата соли, — это снижение фазовой сегрегации. Итак, есть два распространенных метода, над которыми работают люди.Это называется методом основной оболочки и методом стабилизации формы. В методе «ядро-оболочка» ядро ​​в основном представляет собой гидрат соли, который инкапсулирован полимером, который не очень пористый. Это предотвращает утечку соли. Другой метод известен как инкапсуляция, стабилизирующая форму, при которой используются такие вещества, как графит или металлическая пена, для непосредственной интеграции гидрата соли в эти полимеры. И разница между этими двумя методами заключается в пористости используемого материала оболочки. Итак, что перспективно в инкапсуляции.Результаты показали, что это уменьшенная фазовая сегрегация и предотвращает реакционную способность гидратов с внешней средой.

Slide 21

Это текущие результаты инкапсуляции. В таблице приведены оба метода. Это краткое изложение некоторых инкапсуляций с использованием сульфата натрия и гексагидрата хлорида кальция. Один из выводов, который мы извлекаем из этого, — это уменьшение скрытой теплоты с помощью техники инкапсуляции. Мы теряем до 13% скрытого тепла при инкапсуляции PCM.Таким образом, эти процессы могут стать очень дорогими, а также привести к низкой инкапсуляции. Также в литературе сообщается, что методы капсулирования также имеют тенденцию легко ломаться после нескольких циклов из-за увеличения объема. Далее следует увеличение переохлаждения без нуклеаторов. Итак, какая область исследований необходима в этой области, так это новые недорогие материалы для оболочек. Таким образом, мы хотим снизить стоимость инкапсуляции за счет разработки новых материалов оболочки, а также методов, которые являются дешевыми и высокотехнологичными.

Slide 22

Итак, какова еще проблема с солевыми гидратами. Это температура фазового перехода. В строительстве мы очень ориентируемся на диапазон температур 15-25C. Эти две цифры подчеркивают важность. По оси ординат отложена стоимость материала для накопления энергии ($ / кВтч), а по оси абсцисс — объемная плотность накопления энергии. Если мы посмотрим на верхний левый рисунок, мы увидим, что в этом температурном диапазоне недостаточно гидрата соли, чтобы мы могли решить все задачи в здании.Та же проблема наблюдается и при температуре плавления 25-35 ° C. У нас есть обычные гидраты, это CaCl2, NaSO4 и LiNO3. У нас нет других солевых гидратов, которые попадают в этот температурный диапазон. В этой области исследований есть огромный потенциал для поиска новых гидратов, которые попадают в этот температурный диапазон.

Slide 23

Итак, теперь я хочу сосредоточиться на подходе ORNL к улучшению гидратов соли. Смотрим на эту диаграмму Венна. Мы считаем, что гидрату соли необходим зародышеобразователь для уменьшения переохлаждения, какой-то метод улучшения теплопроводности, и мы считаем, что физического загустения, которое в основном является вязкостным загущением, недостаточно для обеспечения долговременной стабильности.Поэтому мы считаем, что нам нужна химическая стабильность. Итак, в идеальном случае мы хотим найти добавку или материал, который может решить все эти четыре проблемы в солевых гидратах. Скорее всего, нам понадобится более одного материала, чтобы выполнить все задачи. Вот как мы смотрим на нашу проблему, и на следующем слайде я покажу некоторые из наших результатов и способы их решения.

Slide 24

Итак, первый подход — аддитивный. Мы испробовали различные полимеры для улучшения долговременной стабильности декагидрата NaSo4.Когда мы смотрим на черный, как и чистый SSD (декагидрат сульфата натрия), мы видим, что после второго цикла SSD уже уменьшился. Мы видим, что с помощью различных полимеров мы можем улучшить стабильность SSD. Мы пробовали разные полимеры, чтобы увидеть, как химическая и физическая стабильность улучшает общие характеристики гидрата соли. Мы узнали, что полиэлектролиты со специфическими ионами обладают хорошим стабилизирующим действием. И мы смогли получить очень стабильный PCM с энергией 150 Дж за 150 циклов, что стоило 5 долларов.8 за кВтч. И уменьшил переохлаждение до уровня менее 3 C. Это один из наших идеальных композитов на данный момент, и мы все еще работаем над его дальнейшим развитием.

Slide 25

Мы изучаем, как изменить саму фазовую диаграмму. Когда мы смешиваем различные гидраты солей, мы получим разные фазовые диаграммы. Что мы пытаемся сделать, так это взять неконгруэнтный гидрат соли и смешать его с конгруэнтным гидратом соли и сформировать новую бинарную систему эвтектических гидратов. Таким образом, мы полагаем, что мы можем предотвратить фазовую сегрегацию в гидрате соли за счет правильного цикла плавления.Так в чем же преимущества этой техники? Во-первых, существует возможность внедрения новых гидратов солей на основе этой эвтектической модели. Мы также разрабатываем попутную модель для внедрения новых гидратов соли в будущем. Новая эвтектическая воля объединяется с любым материалом с высокой теплопроводностью, который удаляет любые добавки полимеров для улучшения общих характеристик фазовой сегрегации в гидратах солей. И одна из наших историй успеха — нам удалось разработать новую эвтектику соляного гидрата с емкостью хранения 215 Дж за 50 циклов.Мы также снизили температуру фазового перехода с 32 C до 29 C. Этим мы подчеркиваем, над чем мы работаем в ORNL, и это наша история успеха.

Slide 26

Теперь я хочу рассказать о том, как мы делаем характеристику. Я знаю, что есть очень распространенная характеристика, методы DSC FTIR. В ORNL мы смотрим на проблему несколько иначе. Мы очень заинтересованы в изучении микромасштаба уровня гидрата соли NaSO4 декагидрата и полимера, чтобы увидеть, как мы меняем структуры.Так какая в этом польза. Благодаря этому мы можем разрабатывать новые гидраты солей, понимая фундаментальную науку о том, как эти соли ведут себя, когда они плавятся и вступают в реакцию. Итак, это один из наших методов характеризации, мы используем метод источника нейтронов. В этом источнике нейтронов мы проводим термоциклирование на месте. А потом мы тоже используем другую технику.

Slide 27

Мы используем передовой источник фотонов в Аргоннской национальной лаборатории, чтобы использовать рентгеновские лучи, чтобы увидеть, как образцы ведут себя во время их работы, а также разработать новые материалы на основе гидратов солей.И если вы посмотрите на верхний правый угол, это образец, который мы синтезировали и отправили в ANL для тестирования. Теперь я передам все Кайлу, чтобы он закончил презентацию.

Slide 28

Спасибо, Навин. Итак, в заключение, в этой дискуссии мы говорили о том, что солевые гидраты являются одними из самых многообещающих PCM. Они чрезвычайно дешевы по сравнению с другими с высокой плотностью энергии. Ключевые проблемы, фазовая сегрегация, которая имеет решающее значение для достижения стабильности езды на велосипеде. Ограничение переохлаждения важно, и разработка новых температурных диапазонов может оказаться важной, когда мы начнем говорить о будущем применении.ORNL продвинул современный уровень техники, используя комбинацию физических и химических характеристик, идентифицируя новые эвтектики и получая понимание фундаментальных материалов, используя методы определения характеристик, которые у нас есть, такие как источник нейтронов отщепления. Большое тебе спасибо.

Slide 29

Спасибо, Кайл и Навин. Далее у нас будет Патрик Хопкинс. Большое спасибо за введение и спасибо за организацию. Меня зовут Патрик Хопкинс. Я профессор Университета Вирджинии.Сегодня я буду говорить о биоматериалах для хранения тепловой энергии. В частности, я сосредоточусь на новом классе этих биоматериалов, полученных из белка кольцевых зубов кальмаров. В ходе предыдущего сотрудничества мы обнаружили, что эти белки кольцевых зубов кальмаров обладают исключительными тепловыми свойствами и способностью регулировать тепловые свойства, теплопроводность, а также новый способ создания улучшенного накопления энергии. Так что в качестве некоторой предыстории я специализируюсь на измерениях теплопроводности и накопления энергии.Несколько лет назад мы начали сотрудничать с профессором штата Пенсильвания, который специализируется на создании и производстве, а также на генной инженерии этого белка кольцевых зубов кальмара. После некоторой работы несколько лет назад мы обнаружили свойства аккумулирования энергии, и в рамках текущей работы, финансируемой Свеном Мумме и программой BENEFIT, я представлю некоторые из наших работ, выполненных в сотрудничестве между белками с тандемными повторами UVA и Технологическим институтом Джорджии. Изучение белков этих кольцевых зубов кальмаров для хранения новой энергии.

Slide 30

Чтобы подготовить почву для того, куда мы смотрим, я показываю здесь график справа, взятый из прошлогоднего звонка BENEFIT, который был взят из мастерской в ​​Берлине. около десяти лет назад. Это просто график зависимости емкости накопителя энергии кВтч / м3 от тепловой мощности в зависимости от температуры. Как вы слышали из предыдущего выступления, солевые гидраты и глядя мы видим здесь с различными PCM. Каковы типичные плотности накопления энергии, если вы хотите взглянуть на неизведанное пространство BTO, где мы можем искать увеличенную емкость накопления энергии, она находится в режиме, близком к комнатной температуре, и увеличенная емкость накопления энергии в этом целевом зеленом прямоугольнике.Я не хочу говорить с вами сегодня о том, что благодаря сочетанию емкости хранения энергии, как скрытой, так и явной теплопроводности, эти биологические материалы для кольцевых зубов кальмаров имеют новый подход к достижению этой цели. И отчасти это связано не только с емкостью накопителя энергии, но и с их замечательной теплопроводностью. Я показываю здесь производные показатели качества типичных PCM. Одна примечательная работа Патрика Шамбергера, который расскажет об этом позже в журнале работ по теплопередаче в 2015 году, — это идея о том, что добротность PCM связана не только с его способностью сохранять тепло, но и с его способность переносить тепло.Показатель достоинств ПКМ должен быть связан не только с его способностью накапливать тепло, но и с его способностью перемещать тепло, так что на самом деле достоинства показателя, связанные с температуропроводностью, в основном это способ, которым вы можете определить, насколько быстро система может поглощать определенное количество теплового потока, а затем пересекать эту фазовую границу, мы гораздо больше услышим об этом позже от профессора Шамбергера.

Slide 31

Итак, другая вещь проявляется не слишком хорошо, но в качестве фона, который мы обычно думаем о емкости накопителя энергии или PCM, мы обычно думаем об этой идее некоторого скрытого тепла или некоторой энергии.Некоторая энергия, необходимая для накопления некоторого количества тепла, связана с расплавом и в очень узком температурном диапазоне. Вы можете хранить много энергии в своем устройстве. Вот горшок слева, просто показывая им типичный бордюр, который у вас есть; это взято с веб-сайта передовых технологий охлаждения, и для широкого спектра материалов обычно говорится о том, что плавление при плавлении должно происходить в любом месте около комнатной температуры, как мы видели в нашем предыдущем выступлении. При слишком высоких температурах вы можете начать определять некоторую добротность и некоторую эффективность на основе некоторой комбинации теплопроводности и либо скрытой теплоты, либо явной теплоты, либо того и другого.Итак, это всего лишь обзор из предыдущей статьи о различных показателях эффективности накопления энергии на основе скрытого тепла. На самом деле, это обычная метрика, которую люди считали PCM.

Slide 32

Я думаю, что там, где у нас есть много фазового пространства для рассмотрения новых материалов, также является способность материала изменять теплопроводность, и это приводит к идее переключателя теплопроводности. Таким образом, вы можете подумать, когда у вас есть PCM, который для качества при зарядке или разрядке вам понадобится высокая теплопроводность, чтобы вы могли принимать этот тепловой поток как можно быстрее, чтобы максимизировать энергию, которая входит или выходит.Но когда вы накапливаете, вы не обязательно хотите, чтобы эта энергия уходила; вам нужен материал с более низкой теплопроводностью. Таким образом, переключение теплопроводности — это концепция, которая привлекла к себе внимание в последнее время, и очень часто рассматривают изменения теплопроводности, когда вы переходите через переход плавления. Это карта режима, созданная на основе одного из результатов… работы несколько лет назад, в которой подчеркивается множество переключателей теплопроводности при различных переходах между твердым телом и жидкостью, вы часто видите это в неорганических веществах.

Итак, на самом деле я готовлю здесь почву для рассмотрения эффективности нового, нового ПКМ на основе биологических кольцевых зубов кальмара; мы хотим рассмотреть их способность сохранять тепло. Кроме того, их способность динамически изменять теплопроводность и иметь относительно высокую теплопроводность, возвращаясь к таблице Нельсона в начале, рассматривая теплопроводность, которая может быть больше 1 Вт / м-К и, следовательно, повысить добротность.

Slide 33

Прежде чем говорить о тепловых свойствах этих белков кольцевых зубов кальмаров, я хотел подготовить почву для своего рода открытия этих белков через моего коллегу из Пенсильванского университета.Малик Демраль и Полностью Демерол и тандем повторяют, что компания производит эти белки. Кольцевые зубы кальмаров — неправильное название, поскольку на самом деле белок не происходит из зубов кальмаров. Вы должны думать о них больше как о ногтях безымянных зубов кальмара, но человек, который их обнаружил, назвал их зубами, потому что они выглядят как зубы. Вы видите их фотографии слева, это всасывание под щупальцами кальмара, которые он использует, чтобы хватать и хватать добычу. Они обладают замечательными механическими регенеративными свойствами, которые я покажу на следующих паре слайдов, но что я хочу здесь выделить, так это способность производить их действительно любой формы и размеров и масштабировать в надежде, что мы сможем достичь метрической цели. метрики 4 доллара за киловатт-час, исходя из их масштабного производства базовыми белками.

Slide 34

Одним из основных моментов при производстве протеина кольцевых зубов кальмаров является экологически чистый и углеродно-нейтральный процесс, в котором они производятся. Итак, белки кольцевых зубов кальмаров производятся путем ферментации, а затем обработки и очистки и сушки материала, причем не только из биоразлагаемых, но и пригодных для вторичной переработки, так что у вас действительно есть круговая углеродная экономика в процессе создания этих нетоксичных биоразлагаемых вторично перерабатываемых ПКМ на биологической основе.

Slide 35

Если мы увеличим масштаб в наномасштабе того, как выглядит один из этих белков кольцевых зубов кальмаров, вы увидите комбинацию кристаллической и аморфной области; это то, что показывает мультик в центре.Они таковы, что вы видите микроструктура, на самом деле наноструктуры кольцевых зубов кальмаров по отношению к белку, если они состоят из двух разных областей, одна является высококристаллической, а область, называемая бета-слоем, слишком много белка, а другая — желтыми областями. что вы действительно аморфные цепочки для галстуков. Таким образом, благодаря комбинации бета-листа и аморфной связующей цепи вы можете получить некоторые очень, очень интересные и подходящие свойства этих белков зубов, например, они обладают высокой прочностью и очень долговечны из-за полукристаллической природы из-за этих белков. бета-лист и долговечность в модуле могут быть настроены на основе плотности тандемного повтора между бета-листом в аморфной связующей цепи.

Slide 36

И я думаю, что на раннем этапе, когда я впервые начал работать с Маликом Демеролом много лет назад, что-то, что меня очень взволновало с точки зрения теплопроводности, было то, что эти биологические PCM эти белки кольцевых зубов кальмаров самовосстанавливающиеся. Итак, вот пример протеина собачьей кости, который был создан в Пенсильвании. Видео на YouTube об этом, действительно, действительно интересном материале здесь. Вы можете разрезать его, а затем он окунулся в воду, добавил немного тепла, и затем он полностью вернулся к своей первоначальной прочности.За этим стоит то, что когда мы увидели эту способность, способность белков кольцевых зубов кальмаров к самовосстановлению и слиянию, мы начали думать о ее способности изменять тепловые свойства при увлажнении, и оказалось, что этот тип белковой воды может действовать на пластифицирующий агент резко меняет механические свойства, позволяя это. Также меняются тепловые свойства, поэтому, когда вы начинаете думать о переключателе теплопроводности, у вас не будет большей разницы в переключателе теплопроводности, чем когда вы можете сделать что-то подобное, например, вынуть что-то из контакта, а затем вернуть его в контакт.Поэтому мы хотели понять, что происходит на наноскопическом уровне, и понять его тепловые свойства.

Slide 37

Итак, то, что я резюмирую на этом слайде, было предыдущим сотрудничеством, которое мы имели с Penn State по обнаружению теплопроводности белков кольцевых зубов кальмаров, опубликовано моим учеником Джоном Томко. Итак, как я упоминал ранее, эти белки SRT состоят как из кристаллических, так и из аморфных областей, и при гидратации они обладают весьма замечательными свойствами.Когда они гидратированы, вода действует как пластификатор и изменяет амплитуду колебаний аморфных связующих цепей, поэтому при сушке теплопроводность, модуль упругости и теплопроводность действуют очень похоже на то, что вы думаете о любом беспорядочном полимере, который вы видите справа с нашими измерениями теплопроводности это красные точки.

Теперь, когда вы гидратируете, вода взаимодействует с аморфным изменением связи, увеличивает амплитуду колебаний теплоносителей, поскольку мы подтверждаем, что рассеяние нейтронов и теплопроводность белка SRT гаснет, вот что такое синие точки, так что не только вы имеют возможность изменять теплопроводность при гидратации, но в зависимости от последовательности тандемных повторов и количества повторов вы можете увеличивать значения теплопроводности, превышающие 1 Вт / мК.Для сравнения: теплопроводность воды 0,6 Вт / м-К.

Таким образом, простое добавление воды к этому белку неэффективно, это факт, что вода взаимодействует и изменяет колебательную природу белка.

Slide 38

Купите, пожалуйста, так что это означает, что с помощью этой рабочей жидкости с пластификатором мы можем создать переключатель теплопроводности, и это показано здесь в работе, очень похожей на мою кандидатскую диссертацию. студент Джон Томко, использующий нашу различную систему измерения коэффициента теплового отражения, имеющуюся в нашей лаборатории, как тепловое отражение во временной области, так и термоотражение в частотной области.Устойчивое тепловое отражение, когда то, что он делает, — это то, что он создает переключатель, добавляя и удаляя пластиковую проклеивающую добавку из белка, вы можете увидеть очень быстрое изменение, а также большое изменение теплопроводности, которое можно циклически повторять, по крайней мере, как показано здесь из нашего предыдущая статья 20 циклов включения-выключения от значений полимера до более 1 Вт / мК.

Slide 39

Мы начинаем думать о переключателях теплопроводности около комнатной температуры, поэтому в этом целевом температурном диапазоне, который мы ищем для хранения энергии и высокой добротности, вы теперь обнаружите, что этот белок кольцевых зубов кальмара показал показанные данные красные звезды получают коэффициенты включения теплопроводности, которые задают новый уровень техники для изменения собственной теплопроводности любого известного материала.Таким образом, эти Био-ПКМ SRT действительно оставляют нейтральный углеродный след при производстве и обеспечивают интересный способ повышения теплопроводности, но также предоставляют нам другие возможности для рассмотрения накопления энергии.

Slide 40

Принцип того, как аккумуляторы и аккумуляторы энергии будут работать с белками зубов кольца кальмаров, будет напрямую связан с пластификацией сети. Итак, в отличие от типичной кривой, которую я показал в начале, где у вас есть более узкий температурный диапазон, у вас есть некоторое количество поглощаемого тепла плавлением.То, о чем мы говорим при хранении энергии с помощью этих новых биологических PCM, — это смещение температуры стеклования PCM.

Итак, рассмотрите SRT в сухом состоянии, когда вы нагреете его до некоторой температуры выше комнатной, тогда вы перейдете через температуру стеклования и увеличите накопление тепла. Однако с пластифицирующим агентом и правильной генной инженерией можно сделать тандемный повтор, тогда вы можете снизить температуру стеклования и, таким образом, теперь у вас есть динамический способ сохранения тепла на основе пластифицирующего агента и аминокислотной последовательности белка. , который основан на производстве белка.

Slide 41

Это действительно то, что помимо потенциала нового способа рассмотрения накопления энергии и замечательных показателей переключения теплопроводности, которые, как мы обнаружили, наша команда создает эти SRT-белки, которые можно настраивать на биологическом уровне, настраиваемый, самовосстанавливающийся. И действительно, если проектировать в масштабе, мы можем получить меньше, чем прогнозируемая выгода от BTO в 15 долларов за киловатт, если он будет производиться в таком масштабе. Итак, вы знаете, что истинным мотивом для этого является изучение возможности использования этих некоррозионных, нетоксичных, негорючих перерабатываемых материалов с новыми свойствами аккумулирования энергии.

Это то, что наша новая поддержка со стороны Свена Мумме и его программы льгот BTO дает нам возможность сотрудничать, чтобы действительно раздвинуть границы биологических PCM на основе этого белка кольцевых зубов кальмаров. Так что сотрудничество с моей лабораторией в UVA, Беном Алленом с тандемным повторителем и Шенноном из Технологического института Джорджии, направлено на то, чтобы действительно определить максимальный потенциал белка зубов кальмара на основе генной инженерии тандемного повтора.

Slide 42-43

На этом я остановлюсь на резюме предыдущей работы, которая демонстрирует замечательное переключение теплопроводности, и большое спасибо за ваше время, и еще раз спасибо, Нельсон, за организацию.

Slide 44

Помните, вы можете отправить свой вопрос в раздел вопросов и ответов, и мы ответим на них в конце. Теперь Суман поговорит с нами о термохимических материалах для хранения энергии. Всем привет и спасибо, Нельсон, за организацию и спасибо, Свен Мамме, за предоставленную мне возможность выступить на этом вебинаре. Я буду говорить о термохимическом аккумуляторе энергии, и я из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

Slide 45

Итак, вы знаете, что это всего лишь широкая классификация материалов для аккумулирования тепловой энергии.Мы можем хранить энергию в явном нагревании, скрытом нагреве и термохимическом. Итак, график здесь показывает распределение этих различных категорий материалов, которые мы можем видеть в углу явного тепла, где находятся объемная и гравиметрическая плотность энергии этих материалов. Последние два выступающих говорили о скрытой теплоте в материале с фазовым переходом, который был биологическим и неорганическим, и вы можете увидеть плотности энергии этих материалов. Термохимические накапливающие материалы — это класс материалов, в которых энергия накапливается в реакции.Подобно скрытой теплоте фазового перехода, когда с ней связана температура, так же, как для материала с фазовым переходом, у вас есть температура перехода для материала термохимического источника энергии, у вас есть температура реакции.

И график показывает, что он имеет широкое распространение, например, у вас может быть светло-синий и темно-синий сайдинг от темно-синего до светло-голубого, вы можете видеть, что это низкотемпературные термохимические материалы, а затем вы можете видеть, что это может быть полностью до 1200 ° C. Единственное, что вы заметите, это то, что энтальпия реакции, которая представляет собой энергию, запасенную в этой реакции, значительно выше, и это одно из ключевых преимуществ материала, запасенного термохимической энергией.

Slide 46

Итак, позвольте мне показать вам этот слайд. Если вы посмотрите на плотность энергии, вы можете ясно увидеть, что они знают, что плотность энергии теоретического материала составляет 200-600 кВтч / м3. Все материалы с фазовым переходом от органических к неорганическим относятся к аналогичному диапазону около 50-150 кВт · ч / м3. И эти реакции могут происходить между твердым телом и газом, твердым телом с жидкостью, жидкостью и газом. В широком смысле, когда могут быть две широкие классификации этого термохимического материала, реакция может быть абсорбирующим материалом или адсорбционным материалом.В абсорбирующем материале происходит обратимая реакция. Речь идет о разрыве и восстановлении крепких связей. Это происходит на молекулярном уровне и изменяет состав и морфологический состав всего твердого вещества. Из-за этого может происходить расширение материала во время реакции. Поскольку он включает разрыв и восстановление прочных связей, он может сохранять высокую энергию по сравнению с адсорбционными материалами. Адсорбция — это в основном реакция на поверхности. Он включает более слабые ван-дер-ваальсовые и водородные связи по сравнению с сильными связями в абсорбирующих материалах.Примером адсорбционного материала может быть что-то вроде цеолита или силикагеля. Кайл и Навин говорили о PCM гидрата соли, где фазовый переход гидрата соли происходит, когда у вас есть твердое вещество, и оно плавится, и они хотят равномерного плавления. Когда солевые гидраты используются в качестве материала TCM, вам просто нужна реакция твердого тела с газом, вы не хотите плавления, вы не хотите, чтобы произошел фазовый переход. Итак, вы хотите гидратировать и регидратировать гидрат соли в результате химической реакции.

Slide 47

Хорошо, давайте просто перейдем к этому слайду.Итак, как термохимический материал будет действовать как накопитель энергии для строительства? Если вы посмотрите на панель C, скажите, что у вас есть гидрат соли; Вы можете хранить энергию или заряжать ее, используя солнечную батарею или сетку и отделяя соль от пара. Если у вас открытая система, вы можете выпустить пар и просто хранить безводную соль. Когда вам нужно выпустить его, вы просто обеспечиваете влагу и можете выделять тепло при желаемой температуре в зависимости от конечного использования, например, для отопления помещений или горячей воды.Это обратимая реакция твердого газа. Может произойти в формате открытой системы, где вы можете выпустить пар в окружающую среду, а затем использовать ее для выпуска, или может быть термохимической системой с замкнутым контуром.

Slide 48

Итак, какие термохимические свойства нужны нам, чтобы сделать его пригодным для строительства? Нам определенно нужна более высокая энтальпия реакции. Чем выше энтальпия реакции, тем больше плотность энергии, и вы знаете, что она очень похожа на все другие материалы для хранения энергии, которые мы обсуждали до сих пор.Нам нужна высокая теплопроводность, нетоксичность, некоррозионность, дешевизна, негорючесть. Здесь нам нужно, чтобы у нас не было никакой побочной реакции. Реакция должна быть полностью обратимой и без каких-либо побочных реакций. Нам нужно регенерировать его при относительно низкой температуре. TCM до сих пор не исследовались для строительства, потому что большинство из них требуют высоких температур. Прилагается много усилий, чтобы найти новый материал TCM, более подходящий для зданий.

Slide 49

Итак, я собираюсь просто осветить в своем выступлении основные проблемы, связанные с материалами или этим термохимическим хранением.Итак, как я уже сказал, если вы говорите об абсорбции во время реакции, изменения происходят на молекулярном уровне. Поэтому очень важно понимать, с какими фазами мы имеем дело и стабильны ли они в наших условиях эксплуатации. Потому что молекулярный уровень определяет теоретическую плотность энергии и зоны стабильности различных фаз. Поэтому переход от молекулярного уровня к следующему размеру частиц становится очень важным. Как я сказал в разделе «Поглощение», когда происходят молекулярные изменения и морфологическая структура изменяется, материал во время этой реакции расширяется.Очень важно, чтобы у вас был правильный размер частиц, чтобы у вас был хороший тепло- и массообмен, в противном случае ваш материал будет распыляться, агломерироваться или плавиться. Все это нежелательно. для газовой реакции не хотите терять материал при плавлении, вы не хотите менять лицо. Я немного расскажу о композитном уровне.

Slide 50

Итак, на уровне структуры, если мы имеем дело с этой реакцией, и я на самом деле сказал, что это зависит от кристаллической структуры, если вы потеряете кристаллическую структуру во время реакции, она превращается в аморфную, мы потеряем нашу плотность энергии.На молекулярной стадии важно понимать, какие фазы являются стабильными на уровне частиц, очень важно соотносить размер частиц с параметрами на уровне реактора. Например, если у нас очень высокий тепловой поток, но пары не могут выйти, это приведет к плавлению гидрата соли, так что плавление в этом случае нежелательно, потому что мы хотим, чтобы реакция происходила между твердым телом и газом. И мы не хотим, чтобы материал бездействовал.

Slide 51

Итак, чтобы преодолеть эту проблему, похожую на материал с фазовым переходом, люди исследуют матрицу хоста.Можем ли мы иметь достаточно матрицы-хозяина, пропитанной солью, чтобы мы могли преодолеть эту проблему агломерации и плавления и улучшить перенос тепла и массы? Итак, это обычно используемые матричные материалы или материалы с фазовым переходом, и теперь исследователи используют такие матрасы для материалов из ПКМ, чтобы мы могли лучше переносить тепло и массу. Но проблема здесь снова заключается в том, что вы должны иметь правильную загрузку гидрата активного материала без слишком большого ущерба для плотности энергии.Например, цеолит и силикагель, которые также являются материалами PCM, и помещают в них абсорбирующие материалы, такие как гидраты солей, таким образом, мы не добавляем слишком много неактивного материала. У всех подходов есть проблемы; на композитном уровне должен быть лучший перенос тепла и массы, чтобы, когда вы делаете систему из этого материала, имеющую хорошую плотность энергии, проблема с материалом ПКМ до сих пор заключается в том, что они имеют очень высокую теоретическую плотность энергии от 200 до 600 кВт · ч / м3, но если взять его на системном уровне, у вас даже 10% этого не будет.Все это потому, что вы много теряете на материальном уровне, вам нужна большая оптимизация на материальном уровне, чтобы вы могли получить доступ к этой высокой теоретической плотности энергии. если вы используете композитный материал с инертной матрицей, вы теряете большую плотность энергии, и, кроме того, если вы делаете реактор, если конструкция не оптимизирована, вы теряете еще больше плотности энергии. Этот класс материалов PCM страдает низкой многоциклической эффективностью. Исследования были сосредоточены на использовании этого материала для длительного хранения, поэтому мы показали, что на уровне материала вы можете провести до 10 или 20 циклов, но после этого оно значительно снизится.Это связано с пунктами, о которых я упоминал ранее, из-за изменений, переходящих от кристаллического к аморфному или измельчения на уровне частиц или на уровне композита, происходит плохой тепло- и массообмен. Итак, это проблемы, которые ограничили использование материалов TCM в строительных приложениях.

Slide 52

Итак, обо всех этих проблемах она могла бы упомянуть на материальном уровне. Теперь вы можете представить, что у вас есть частица. Его свойства не оптимизированы, и когда эти частицы собираются на уровне реактора, реактора, который представляет собой слой частиц, это еще больше усугубляет эти проблемы.Таким образом, у вас могут быть локализованные горячие точки, которые могут создавать дополнительное механическое напряжение и могут вызывать метастабильные или нестабильные фазы. Поэтому очень важно, чтобы все проблемы, с которых мы начинали, нам нужен был восходящий подход, чтобы проблемы решались на материальном уровне, прежде чем мы начнем решать их на уровне реактора или системы.

Slide 53

Итак, каковы возможные решения? Я думаю, что Кайл и Навин немного упомянули о том, как мы можем создать новые кристаллические структуры и новые материалы, которые будут более стабильными и могут иметь лучший фазовый переход.Так похоже на то, что нам нужно открытие нового материала, или нужно приложить больше усилий в этом направлении, чтобы мы могли придумать новые растворы гидрата соли или смеси солей, которые являются стабильными, и я показываю здесь одно исследование, в котором всего лишь посмотрели 265 реакций гидратации. Они провели с использованием высокопроизводительных вычислений DFT и показали некоторые новые реакции, которые никогда не исследовались для материалов TES. Звезды представляют реакции, которые не были исследованы, и мы можем видеть, что они происходят при разных температурах.Другой подход заключается в том, что для существующих материалов TCM очень важно использовать восходящий подход, и мы не только оптимизируем или просто оптимизируем механические или термические свойства, но и нуждаемся в совместной оптимизации. Химико-механические и термические свойства материала должны быть совместно оптимизированы таким образом, чтобы на уровне реактора или системы мы имели все желаемые свойства, включая удельную энергию, высокоциклический КПД и теплопроводность.

Slide 54

Спасибо за это, Суман.Теперь мы поговорим с Патриком о разработке материалов для хранения тепловой энергии. Большой; Спасибо. Я хочу повторить то, что до сих пор говорили наши другие участники дискуссии; Я думаю, что здесь есть много отличных возможностей для развития аккумуляторов тепловой энергии, особенно на базовом материальном уровне, и я думаю, что Министерство энергетики и BTO конкретно отвечают этой инициативе в этой области. Цель сегодняшнего выступления — действительно рассмотреть, как мы создаем материал или конкретное приложение. Как мы оцениваем его производительность и как мы разрабатываем показатели, которые помогут рассмотреть различные решения с использованием материалов.И, по сути, это действительно сводится к тому, какой материал подходит для работы.

Slide 55

Таким образом, для любого приложения по хранению энергии вам нужно думать как о показателях энергии, так и о мощности. Вы можете сравнить это с аналогом в задаче электрохимического накопления, просто подумав о батарее, и с батареями мы заботимся о том, сколько энергии они хранят, но мы также заботимся о скорости накопления. Какова мощность для зарядки или разрядки этого накопителя энергии, и для многих различных решений накопления тепла мощность может оказаться ограничивающим фактором.

Slide 56

Итак, мы можем взять страницу из учебника по электрохимическому накоплению энергии и рассмотреть это пространство компромиссов, где мы смотрим на плотность энергии по горизонтальной оси и плотность мощности по вертикальной оси. Вопрос в том, как сделать то же самое с хранением тепловой энергии? Как мы понимаем эти компромиссы и какие материалы являются оптимальными для конкретного применения? Как и в случае применения в электрохимии, в некоторых случаях показатель плотности энергии может быть самым важным, но в любом из этих приложений вы бы не стали использовать конденсатор, потому что он неконкурентоспособен в этой области.В противном случае вы можете разработать конкретные функции затрат для сравнения характеристик различных материалов в этом пространстве плотности энергии. Это пример того, что называется электрохимическим сюжетом Рагона, и я думаю, что мы услышим об этом больше в следующем выступлении. Мы не рассматриваем вещи на уровне модели; мы действительно сосредотачиваемся на уровне двух материалов. Если вы хотите рассмотреть материалы, аккумулирующие тепло, скорость в основном зависит от того, насколько быстро вы можете передать тепло в некоторый объем материала, и поэтому, если мы просто подумаем о тепле, пересекающем границу раздела в полубесконечную среду, это просто своего рода одномерный Передача тепла через самолет, мы заботимся о двух вещах.Нам нужно заботиться о возможности подключения, и нам нужно заботиться об эффективной емкости, о том, сколько энергии мы можем хранить на единицу объема. Конечно, в PCM главный термин, на котором мы часто фокусируемся, — это объемная скрытая теплота, так что это, по сути, способ ее анализа, и нам нравится оценивать это на материальном уровне.

Slide 57

Расскажите об этом подробнее. Мы можем смотреть на решения проблем теплопередачи в эту полубесконечную среду, и решения выглядят по-разному в зависимости от природы граничных условий; постоянный тепловой поток или постоянная температура.Снова и снова мы видим, как этот термин появляется и исчезает, который действительно содержит все параметры, относящиеся к конкретным материалам, которые имеют отношение к этой проблеме. Было указано, что этот термин очень тесно связан с термической эффузией, поэтому мы можем назвать ее по существу эффективной тепловой эффузией. Он включает квадратный корень произведения теплопроводности на объемную скрытую теплоту.

Slide 58

Таким образом, это позволяет нам принять этот показатель качества, чтобы начать сравнение различных материалов, чтобы вы могли оценить эффективность различных материалов, одновременно поглощающих скорость нагрева.Мы можем рассматривать это как своего рода метрику сравнения материалов, но важно помнить, что если вы вернетесь к аналитическим решениям, этот показатель качества будет пропорционален скорости накопления энергии или повышению температуры, поэтому вы можете перевести, чтобы услышать непосредственно обратно к условиям этого тарифа. Итак, мы начинаем видеть несколько различных классов материалов, это просто низкотемпературные материалы и материалы для хранения энергии, и мы можем сравнить их с вещами, которые очень хорошо проводят тепло, так что медь, алюминий, графит и основа снова в вашем приложении, вы могли бы больше заботиться об энергии плотность, так что сдвигая вправо, или, может быть, плотность мощности, поэтому для электронных приложений во многих случаях охлаждение какого-либо чипа.Мощность — это ограничивающий термин, поэтому в таких случаях лучше всего поставить медный блок на систему.

Slide 59

Как вы знаете, как материаловеды и инженеры, мы любим начинать говорить, что это хорошо, но как нам двигаться дальше, что нам делать дальше? Мы начинаем с рассмотрения, что есть эти два ключевых термина, некоторые из которых действительно обладают высокой проводимостью, но не накапливают много тепла, тогда как я видел, что другие материалы имеют действительно большие сроки хранения энергии, но они просто медленнее на уровне проводимости. .Электропроводящие элементы, такие как алюминий-графит, медь, появляются в верхнем левом углу, например, гидраты мыла, парафины накапливают тепло за счет плавления, поэтому их эффективная емкость отображается справа. Итак, мы можем сказать, что происходит, когда мы начинаем смешивать эти два разных класса материалов.

Slide 60

Рассматривая эти вещи как однородные композиты с эффективными свойствами, мы можем начать отвечать на этот вопрос. Итак, то, что вы видите здесь, это изогнутые, которые представляют собой верхнюю и нижнюю границы для композитов, которые сделаны путем объединения различных соединительных элементов вместе с парафином.Таким образом, верхние нижние границы связаны с ориентацией различных материалов в этом композите, поэтому, если ваш проводящий элемент выровнен по направлению теплового потока, вы достигнете верхней границы, если эти слои перпендикулярны, и вы достигнете нижней границы. Есть пара важных выводов, вызывающих опасения, и один из них заключается в том, что мы, как правило, можем превзойти однофазные системы, но, возможно, даже более важно … а также дизайн и материальное пространство.Таким образом, эта красная кривая просто выделяет композиты, состоящие из алюминия и парафина, а точка, в которой я сижу, зависит от того, сколько из этих двух граней я включил в композит. Итак, снова для конкретного приложения вы можете настроить, как выглядит этот композит, чтобы разработать оптимальный материал.

Slide 62

Таким образом, возникает два основных вопроса, первый из которых связан с общим подходом к описанию вещей как композитов.Когда мы сможем применить это, насколько хорошо это работает, и мы проделали некоторую работу по проверке этого в ламеллярных системах, и я скоро об этом расскажу. Далее, если я хочу применить это к реальной проблеме, мне часто нужно выйти за рамки простого показателя заслуг и немного глубже погрузиться в его оценку. Итак, поговорим на примере.

Slide 63

Итак, ответ на вопрос, когда мы можем применить этот составной подход, в первую очередь зависит от критических масштабов длины в системе.Вы можете подумать, есть ли у меня этот слоистый материал, где, если вы посмотрите на материал слева, серый цвет представляет слои металлического алюминия, а материал между ними — это материал с фазовым переходом; по мере того, как я уменьшаю расстояние между этими проводниками все меньше и меньше и меньше в какой-то момент, я послал вам, чтобы достичь того, что можно было бы назвать однотемпературной моделью, где температура в основном является только функцией вертикального расстояния от этой нагретой поверхности. Итак, ответ на вопрос, насколько толстым или маленьким должен быть интервал.Это зависит от шкалы времени, от того, насколько глубоко в материале вы внедряете свои тепловые насосы, и мы как бы углубимся в это в этой цитате внизу. Я думаю, что важным выводом здесь является то, что эти весы для звеньев легко изготовить, поэтому люди, которые работают с теплообменниками, все время делают вещи на этих легких весах с помощью традиционной механической обработки или пайки с использованием некоторых дополнительных производственных технологий.

Slide 64

Следующий вопрос, насколько хорошо это работает, это приближение действительно близко соответствует экспериментальному наблюдению, и здесь я просто как бы показываю в основном нисходящий взгляд на некоторые компоненты.Некоторые ламеллярные компоненты, которые были обратно заполнены материалами с фазовым переходом, так что интервал большой, изображение справа видно очень большое изменение температуры по горизонтали, но попросили, чтобы интервал становился все меньше и меньше и меньше, мы очень быстро достигли этой одномерной модели .

Slide 65

Многие из них мы не можем заходить слишком далеко и подробности проверки здесь, но фактические системы хорошо выдерживают наши наблюдения. На самом деле стоит упомянуть о некоторых пористых материалах, о которых уже однажды говорил другой участник дискуссии, вы можете подумать либо о пористом, либо о сжатом расширенном натуральном графите.Это действительно интересные материалы, потому что их масштабы длины, их унаследованные масштабы длины, как правило, небольшие, поэтому они, как правило, хорошо описываются составным приближением. Многие случаи поддаются контролю, поэтому, если вы возьмете расширенный природный графит и сожмете его до разной степени, вы измените объемную долю графита в композитном материале. Таким образом, это позволяет вам перемещаться где-нибудь по этой кривой. Зеленые точки данных извлекаются из чужой работы и как бы строят их на этом композитном анализе.Таким образом, люди работали с такими видами композитов по крайней мере пару десятилетий, но это очень полезные системы, которые имеют много полезности.

Slide 66

Таким образом, подход к рассмотрению вещей как композитов с эффективными свойствами очень хорошо работает для этих систем, но каждый раз, когда я делаю приложение, которое немного сложнее, чем просто нагревать интерфейс строгального станка, я необходимо переоценить, как выглядит оптимальный композит. Поэтому нам нужно выйти за рамки этого простого показателя качества, о котором мы говорили, и действительно задать вопрос о том, какое количество из двух фаз и как я хочу, чтобы они были распределены в объеме, и ответ таков: это зависит от обстоятельств.И это зависит от временного масштаба проблемы, это зависит от величины движущей силы, это зависит от геометрии, и я могу привести здесь краткий пример, который основан на цилиндрической системе отвода тепла, отводящей тепло или пример теплоноситель, протекающий по трубке.

Slide 67

Мы можем оценить это на нескольких разных уровнях, мы можем думать только об одной степени свободы в этой композиции. Итак, какова объемная доля металла в проводнике, или PCM, так что phi будет относиться к объемной доле проводящего элемента; и вы можете иметь эту константу, но нет причин сохранять ее постоянной.Оказывается, что во многих случаях вам нужно больше проводника ближе к этой трубе, потому что это помогает отвести тепло дальше от среды. Мы собираемся поговорить только об этой первой, потому что вторая тема требует более сложных подходов для оценки того, что является оптимальным в этих случаях.

Slide 68

То, что я здесь показываю, в основном построено на графике: у нас есть нечто вроде декартовой плоской поверхности слева и цилиндрической поверхности справа. Линия в основном показывает, сколько тепла на единицу площади поглощается кумулятивно до определенного времени, поэтому вы увидите, что это от 2 до 0 секунд, то есть всего 1 секунда.Горизонтальная ось показывает, сколько металла мы вложили в этот композит, поэтому он был рассчитан для комбинации алюминия и парафина, но опять же, мы можем изменить свойства материала, чтобы контролировать оптимальное решение.

Slide 69

Итак, то, что вы видите в очень широком диапазоне объемных долей, у вас как бы есть относительно постоянное количество тепла, было поглощено, однако этот фронт плавления продвигается все дальше и дальше в объем, потому что, конечно, это Чем больше металла вы туда кладете, тем он более проводящим и тем меньше тепла требуется для плавления определенного объема.

Slide 70

Таким образом, эти круги являются оптимальным максимумом тепла на единицу площади или в это конкретное время, и первое, что мы видим, это то, что если мы запустим моделирование на более длительное время в цилиндрическом случае, Оптимальная объемная доля металла изменяется, и это связано с тем, что цилиндр, который вы как бы расширяете наружу, удаляясь от центральной трубы. Так что выгодно отодвигать молочный фронт все дальше и дальше. В то время как в плоской геометрии ваша оптимальная объемная доля довольно постоянна во времени.

Slide 71

Мы также можем спросить, что произойдет, если у меня будет более высокая движущая сила, поэтому все это были изотермические эксперименты, но если мы перейдем к большей дельте T, дельта T — это разница между температурой поверхности на температура плавления, то эта кривая в основном продвигается все дальше и дальше вправо, потому что вступают в силу вклады ощутимого нагрева.

Slide 72

Все это было показом тепла на площадь, поэтому мы действительно говорим, что такое составной с точки зрения максимизации общего количества тепла, поглощенного в данный момент, но снова ответ меняется, если мы хотим оптимизировать какой-то другой термин, так что, если мы посмотрим на тепло на единицу массы или тепло на единицу объема, так что большая часть работы, которую мы делаем для аэрокосмических компаний, и, конечно, масса и объем являются очень важными терминами, и это неудивительно, что сдвигает ответ влево.Таким образом, требуется гораздо меньше металла, потому что мы не хотим слишком сильно нагнетать тепло, нам нужны компактные системы, и если вы оцените это для разных типов проводников и разных типов PCMS, вы увидите различия.

Slide 73

Итак, вы знаете, я думаю, что реальный вывод здесь заключается в том, что я думаю, что всегда важно оценивать, как выглядит композит или конкретное приложение, разные вещи, такие как геометрия, время, величина движущей силы, с которой все это изменяется. оптимальная концепция выглядит так, но, в конце концов, эти подходы действительно основаны на понимании того, что мы можем думать о конкретном объеме как о внутренней композиции с эффективными свойствами.

Slide 74

Я просто хочу отметить: очевидно, что это работа, на которую многие аспиранты тратят много времени, и у меня есть несколько сотрудников в Texas A&M, которые сыграли важную роль в оценке многих из этих работ. Таким образом, это было поддержано ONR и CITMAV на этом пути, но где хотелось начать применять эту рациональность для разработки составных систем или создания базовых приложений. Большое тебе спасибо.

Slide 75

Большое спасибо за это, Патрик.Финальной презентацией будет Эллисон о разработке устройств хранения тепловой энергии с использованием фреймворка Ragone. Большое спасибо, Нельсон. Меня зовут Элисон Махви. Я постдок в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, и я собираюсь больше говорить о проектировании системного уровня и некоторых тренировках, проведенных с Джейсоном Вудсом.

Slide 76

Во-первых, чтобы связать это с множеством других презентаций, чтобы уйти от того, что описывал доктор Шамбургер, эти материалы обладают некоторыми свойствами, которые вам действительно нужны, так что обычно для фазы Измените материал, вы хотите что-то с высокой мощностью, высокой скрытой теплотой, а также способностью легко переносить тепло внутрь и наружу, что обеспечивает высокую теплопроводность.Он проделал большую работу по разработке показателей качества для этого и, в частности, для материалов с фазовым переходом, которые являются предметом нашего выступления. Это привело к большой работе по разработке материала с фазовым переходом теплопроводности, и, как правило, существует некоторый компромисс между скрытой теплотой и теплопроводностью, поэтому вы должны быть осторожны при рассмотрении свойств материала.

Slide 77

И если мои коллеги из NREL изучали свойства материала, рассматривая органический ПКМ и солевые гидраты, пытаясь создать стабильные материалы с высокой теплопроводностью, которые можно использовать в различных приложениях.По-прежнему остается много открытых вопросов о том, как вы можете интегрировать это в ограждающие конструкции зданий, если вы будете эффективно нагревать это с помощью теплового оборудования.

Slide 78

Мы начали рассматривать NREL специально для интегрированных холодильных аккумуляторов HVAC, поэтому взяли эти композитные материалы с фазовым переходом, которые обладают высокой теплопроводностью, и интегрировали их в цепь заряда и разряда. Если контур заряда является вашим типичным циклом сжатия пара, вы можете затем хранить этот холод или охлаждение внутри этого устройства для хранения тепла, а затем, когда вам нужно его использовать, вы можете разрядить его в свое пространство для условий, но это становится более сложной проблемой. пытаясь спроектировать эти устройства, через них протекают жидкости, как вы можете сделать это эффективно и какие свойства материалов вам нужны для эффективного использования.

Slide 79

Итак, мы пытаемся найти ответ на этот вопрос, пытаясь найти вдохновение в других областях. Электрохимическое накопление, как упоминалось ранее, имеет много общего с накоплением тепла с фазовым переходом и электрохимическим накоплением. В прошлом предпринимались большие усилия, рассматривая различные химические аспекты, а также конструкцию анода и катода, конструкцию этих систем, чтобы сделать их настолько эффективными, насколько это возможно. возможно или данное приложение.Теперь мы пытаемся использовать некоторые из прошлых работ, чтобы применить их к устройствам хранения данных с фазовым переходом, пытаясь максимально их оптимизировать.

Slide 80

Причина, по которой мы можем взглянуть на электрохимическое хранение, связана с сходством между тем, как работают эти две системы. Итак, слева вы можете увидеть выход батареи, которая представляет собой напряжение сверхурочной работы, есть некоторые важные части этой кривой батареи. Таким образом, в идеале ваша система будет иметь напряжение холостого хода или батарею в течение всего времени, когда вы разряжаетесь, а затем, когда ваша батарея полностью разряжена, ваше напряжение упадет до нуля.Обычно в реальной батарее, если вы увеличиваете мощность, у вас будет немного I в реальной батарее, если вы увеличите мощность, у вас будут некоторые потери IR в вашей системе, вы будете все дальше и дальше от этого идеального выхода. это позволяет вам быстрее разряжать аккумулятор, но также поможет вам быстрее отключить напряжение. Таким образом, напряжение отсечки в батарее — это своего рода минимум, при котором может работать любое дизайнерское приложение. Таким образом, в этот момент вы должны выключить свою систему или устройство, и любая энергия, оставшаяся в вашей батарее, не используется.Если вы посмотрите на выходную мощность накопителя фазового перехода вашей системы, которая будет самой низкой выходной температурой, и устройство, которое я снова показал ранее, у вас будет этот идеальный выходной сигнал, поэтому в идеале жидкость будет выходить из этого устройства при температуре перехода, однако по мере увеличения мощность, которую вы будете иметь в своей системе, в данном случае это потери QR в тепловой системе, и вы снова достигнете этой температуры отсечки. Таким образом, температура отсечки в этом случае для примера холодного хранения — это когда вам больше не нужно продолжать разряжать систему, температура слишком высока, вы не можете эффективно охладить свой чип или свою комнату.

Slide 81

Это пример тех двух графиков, которые я должен пересылать или называть кривыми пропускной способности, они просто показывают выходной сигнал вашей системы в зависимости от времени или состояния заряда. Итак, это пример того, что у меня есть настоящая литий-ионная батарея. Как вы можете видеть, это работает с разной мощностью, поэтому по мере увеличения мощности вы получаете все дальше и дальше от этого напряжения холостого хода. Мощность батареи часто определяется показателем C, показанным на этих рисунках.Коэффициент C — это комбинация емкости и тока, потребляемого батареей, и количества энергии, которое она от нее забирает. Таким образом, коэффициент C, равный 1, определяется как часовой разряд, когда вы запускаете эту батарею и разряжаете ее. На то, чтобы полностью вывести из него всю энергию, требуется час. Коэффициент C равный 2 — получасовая разрядка. Таким образом, по мере увеличения скорости C вы увеличиваете ток, потребляемый батареей, и количество энергии. Мы можем взять эти кривые пропускной способности и построить графики Рагона.Эти графики расскажут вам, каков будет компромисс между удельной энергией и удельной мощностью или что конкретный химический состав и геометрия добавляют различные значения напряжения отсечки. Как и вы, как правило, увеличивая мощность или показатель C, вы не можете получить столько энергии из своей батареи, потому что вы быстрее достигаете напряжения отключения, и поэтому в батарее остается больше энергии. Так что обычно вы переходите на более высокую мощность, вы теряете часть емкости аккумулятора.

Slide 82

Итак, мы хотели иметь возможность применить эту структуру Ragone для устройств или аккумуляторов тепловой энергии, чтобы попытаться понять, как лучше проектировать эти вещи.То, как мы это сделали, было создание моделей теплообменников, так что это был теплообменник для аккумулирования тепловой энергии с жидкостью, охлаждающей тепловую нагрузку, и материалом с фазовым переходом, аккумулирующим тепло или холод. Таким образом, мы дискретизировали пространство, дав нам много информации о том, что происходит внутри батареи, тепловой батареи. Где расположены фазовые фронты, каковы локальные температуры внутри материала с фазовым переходом.

Slide 83

Мы проверили это моделирование в экспериментах.Вы можете увидеть этот тестовый участок, в котором мы пропускаем жидкость через канал Майкла в центре, который зажат между этими двумя композитными плитами с фазовым переходом, и если вы посмотрите на температуры жидкости на выходе для выхода устройства хранения тепловой энергии, мы найдем наш эксперименты и наша модель довольно близко совпадают.

Slide 84

Итак, здесь показан процесс разгрузки. Внутри этих батарей в верхнем левом углу находится фаза PCM. Итак, это касается как жидкой границы раздела между каналом, который находится внизу, так и материала с фазовым переходом, который находится вверху.Так что, когда он выходит, вы можете видеть, что этот слой жидкости накапливается между жидкостью на дне и чем-то, что имеет относительно постоянную температуру, эту температуру перехода. В центре показаны профили температуры в системе и температуры. Итак, вы можете видеть, что фазовый фронт и то, как это тепловое сопротивление создается внутри системы, имеют большое значение для того, как изменяется ваша жидкость при какой температуре. Итак, здесь справа это кривая производительности, так что вы переходите из состояния заряда 100%, то есть, когда холодно, когда все это находится в твердом состоянии, и переходите в состояние нулевого заряда, когда оно полностью заряжено. Температура жидкости на выходе из расплавленной жидкости повысится из-за увеличения сопротивления.

Slide 85

Таким образом, вы можете использовать эту информацию, эти кривые производительности или эту схему, чтобы создать график Рагона для этих типов систем. Таким образом, вы сначала запускаете свою систему на разных уровнях мощности так же, как и от батареи. Таким образом, здесь вы можете видеть, как увеличивая мощность или увеличивая коэффициент C, вы все дальше и дальше отдаляетесь от этой идеальной температуры базового изменения, и вы также быстрее пересекаете температуру отсечки.Итак, следующий шаг — посмотреть, когда вы пересечете эту граничную температуру, она сообщит вам информацию о том, как долго ваша система проработала при постоянной мощности, и даст вам представление о том, сколько энергии я смог разрядить. вашей системы, а также был оставлен в ней. Таким образом, вы можете рассчитать удельную мощность вашего устройства, зная скорость теплопередачи, которую вы в него вкладываете / массу или объем и удельную энергию, которая связана с количеством времени, в течение которого система была включена.

Slide 86

Затем вы можете взять эту информацию и нанести ее на бляшку журнала регрессии. Итак, здесь вы можете увидеть удельную энергию по оси x и удельную мощность по оси y. Как правило, при малой мощности вы можете получить всю емкость вашей системы, полностью разрядив ее, когда вы снова увеличите мощность, так же, как вы найдете на электрохимическом графике. У вас, как правило, падает производительность. Этот тип информации может дать нам представление о том, какие типы свойств материала нам нужны в нашей системе, а также дает нам некоторую информацию о том, как мы хотим спроектировать, какую геометрию нам нужно.

Slide 87

Одна вещь, которая была достаточно тщательно изучена, — это теплопроводность. Итак, как нам увеличить теплопроводность материала с фазовым переходом, чтобы увеличить вашу мощность? Здесь слева вы можете увидеть зависимость температуры жидкости на выходе из состояния заряда. Итак, это кривая производительности при коэффициенте C, равном 1, так что это разряд в течение одного часа или все эти и различные значения теплопроводности. Таким образом, как правило, по мере увеличения теплопроводности вы все ближе и ближе подходите к этому идеальному выходу, вы медленнее достигаете температуры отсечки и получаете лучшую производительность.Это потому, что вы уменьшаете тепловое сопротивление в вашей системе. Это относится к участку Ragone справа. Как правило, поскольку у вас более высокая теплопроводность, вы переместитесь в верхнюю правую часть этого графика, чтобы у него была более высокая удельная энергия на данную удельную мощность, но это также многое говорит вам о компромиссах. Так что доходность уменьшается. Здесь, если мы посмотрим на коэффициент C, равный 1, здесь вы действительно хотите, чтобы для этой конкретной геометрии превышение теплопроводности около 10 действительно помогло вам.Так что, если вы жертвуете свойствами материала и смотрите на стоимость различных материалов, переход к материалам с очень высокой теплопроводностью не очень поможет вам, если вы уже достигли своего пика. Если вы посмотрите на здание или пример, в котором иногда вы пытаетесь сместить и сформировать нагрузку, вы, возможно, пытаетесь запустить на более низкой мощности что-то вроде четырехчасовой разрядки. Превышение коэффициента теплопроводности около 2 действительно помогает вам снова, поэтому вам нужно действительно понимать свое применение и какие требования к мощности необходимы для изготовления вашего материала.

Slide 88

Тогда второй вопрос, с которым вы можете столкнуться в подобных вопросах проектирования, — какая геометрия вам нужна? Итак, когда образец — это то, сколько материала вы должны положить между каждым, чтобы ваше устройство работало хорошо. Таким образом, вы можете поместить свой PCM или другой материал источника тепловой энергии, вы можете снизить общий вес, объем и стоимость. Обычно это компромисс, на который вы заинтересованы. Итак, здесь вы можете увидеть, как увеличивается количество пробирок.Опять же, вы идете в верхний правый угол этого графика, вы получаете более высокую удельную энергию или заданную мощность. При коэффициенте C, равном 1, вы можете видеть, что вам действительно нужно умеренное количество ламп, чтобы получить относительно хорошую производительность или получить большую часть емкости от батареи, которая вам нужна. Когда вы начнете переходить на более высокие скорости C при более высоких мощностях, возможно, для чего-то вроде охлаждения электроники вам нужно будет собрать вещи намного ближе, и это увеличит ваши затраты.

Итак, это было для материала с высокой теплопроводностью, что-то, что имеет теплопроводность около 1, даже если вы смотрите на здания или что-то еще и имеет относительно низкую мощность, вам понадобится много трубок для того, чтобы чтобы получить от него полную мощность.Так что, безусловно, существует компромисс между такими вещами, как геометрия проводимости вашей системы, которая связана со стоимостью и мощностью. Так что это должно быть что-то, что должно быть тщательно сбалансировано друг с другом на этапе проектирования.

Slide 89

В этой презентации делается попытка использовать исследования аккумуляторов для разработки графиков Ragone для систем накопления тепловой энергии, чтобы дать нам больше информации о конструкции компонентов, целевых материалах для данного приложения, а также об эффективности накопления и работе системы. устройств.

Slide 90

Я хотел бы поблагодарить BTO за то, что они собрали это воедино и дали нам возможность поговорить на работе, что это работа, проделанная мной, Джейсоном и командой людей в NREL, и мы будем рады ответить на любые вопросы. вопросы в предстоящей панельной дискуссии.

Slide 91

Большое спасибо, Эллисон. Итак, мы сейчас находимся в открытой части нашего мероприятия, посвященной вопросам и ответам. Вы слышали от нескольких докладчиков о различных материалах и подходах к оценке новых подходов к хранению тепловой энергии, поэтому не стесняйтесь использовать поле вопросов и ответов, чтобы задать любые вопросы, которые могут у вас возникнуть к докладчикам.

Q: При использовании всех этих технологий, какова целевая цена за киловатт-час, определенная для ее производства?

A: Я могу нанести первый удар. Когда мы смотрим на эти технологии хранения тепловой энергии, это не совсем вакуум. Мы также должны сравнить их рентабельность с другими формами хранения энергии, поэтому в первую очередь на ум приходят батареи. Таким образом, в зависимости от конкурирующих технологий и преобразования энергии, которое требуется для перехода от электрического к тепловому, это, по сути, то, что BTO использует для разработки наших плановых показателей затрат.

В: Это для Патрика Хопкинса: дает ли возможность переключения кольцевых зубцов кальмаров какую-либо пользу кальмарам?

A: Я ценю этот вопрос и все заданные вопросы, касающиеся Squid. Насколько я понимаю, способность переключения теплопроводности является следствием механических свойств и свойств самовосстановления кольцевых зубов кальмаров. Так что вроде как из точки молекулярного песка и эонов эволюции кальмаров, они создали способность для этих регенеративных ногтей.Таким образом, это реакция, которая происходит в воде, приводит к замечательным механическим свойствам, и, как следствие, теплопроводность и энергия, вероятно, говорят, что мы измеряем, основаны на атомистических механических свойствах. Поэтому я думаю, что вопрос заключается в том, чтобы сказать, помогает ли переключающая теплопроводность кальмара охлаждать его коготь ИЛИ кольцевые зубы кальмара, нет, я не думаю, что теплопроводность является частью эволюции кальмара, но механические свойства и Самовосстанавливающиеся свойства, которые возникли в результате эволюции кольцевых зубов кальмаров, а теплопроводность — всего лишь побочный продукт механической природы.Конечно, вы знаете, что термические свойства и материалы тесно связаны с их механическими свойствами, так что это своего рода совокупность.

В: Следующий вопрос также был связан с белком, но я думаю, что он может быть распространен и на других членов комиссии: не могли бы вы поговорить о масштабируемости и производстве подходов к накоплению тепловой энергии? В случае с Патриком белки для гидратов солей Кайла и Навина, некоторые из термохимических подходов Сумана и некоторые из композитов также работают.

A: У меня есть аналогичный вопрос, на который я пытался ответить в чате ранее, но на самом деле то, что мы пытаемся понять здесь, это то, что мы прогнозируем, что в масштабе мы сможем производить сборы менее 15 долларов за киловатт-час, мы будем способен производить 250 000 л в объемном масштабе ферментации. В настоящее время часть программы действительно выполняет технико-экономический анализ того, как мы можем масштабироваться до этого.

Это Кайл. Вкратце о солевых гидратах, с точки зрения материалов и процессов, на которых мы сосредотачиваемся, мы очень осведомлены о том, какой может быть цена на гребешок, и мы стараемся избегать методов обработки, которые было бы трудно масштабировать.Так, как Navin показал один из наших композитов, мы планируем от 5 до 6 долларов за киловатт-час. Теперь, это были бы некоторые затраты на обработку помимо того, что только для необходимого вам сырья, но я думаю, что суть в том, что масштабируемость очень хорошая или методики гидрата соли.

Это Суман. Я думаю, что для материалов TCM мы делаем упор на недорогие материалы. Мы учитываем стоимость как сырья, так и масштабируемости, поэтому он будет аналогичен материалу с фазовым переходом, использующему гидрат соли.Таким образом, стоимость не является проблемой, если мы можем масштабировать свойства материала до уровня реактора и уровня системы.

Я коротко скажу о композитном дизайне. Я думаю, что отчасти причина этого заключается в том, что стоимость интеграции некоторых вещей, таких как медали и графит, для передачи тепла в композит и из него, может составлять значительную часть общей стоимости. Итак, одна из вещей, которую вы хотите знать, — это то, сколько мне действительно нужно для конкретного приложения. Как говорила Эллисон, многое из этого зависит от того, как реализовать это в системе, поэтому, если вы думаете просто о создании большей площади поверхности, вы можете таким образом увеличить скорость потока, но есть компромиссы с разными морфологиями по сравнению с помещать туда такие предметы, как проводящие элементы.Опять же, в рассмотренных случаях мы собираемся поместить его во что-то, отдаленно напоминающее теплообменник, поэтому мы пытаемся сделать стоимость сопоставимой и сопоставимой с этими компонентами.

Это снова Кайл, еще один комментарий по поводу масштабирования. Это действительно важно, когда вы смотрите в литературу, там много информации о людях, имеющих дело с миллиграммами, особенно о людях с солевыми гидратами. В этом отношении также важно масштабирование. Если вы протестируете что-то с помощью DSC в калориметре, где вы используете несколько миллиграммов материала, вы можете получить очень, очень разные свойства, чем когда вы увеличиваете его даже на граммовой шкале, как мы измеряли бы любое устройство истории температуры, поэтому масштабируемость также применима. в этом смысле, и мы это хорошо понимаем.Я думаю, что в целом каждый в области хранения тепловой энергии и материала с фазовым переходом должен быть действительно осведомлен и критически взглянуть на то, как что-то было измерено, не только на то, какое число было указано, но и в каком масштабе оно было измерено, потому что миллиграмм — это совершенно другая история, чем грамм или килограмм.

В: Следующий вопрос, скорее комментарий: Накопление тепловой энергии основано на стоимости энергии или в долларах за киловатт-час и не учитывает ценностное предложение по улучшению тепловых свойств, таких как теплопроводность.Было бы полезно добавить еще один целевой показатель стоимости вокруг плотности мощности, такой как доллары за киловатт. Думаю, мне просто интересно, есть ли у какого-нибудь дворца комментарии боксеров, как проектирование этих композитных систем с улучшенной удельной мощностью, если вы понимаете, как это влияет на стоимость этих систем?

A: Я ожидаю, что Патрик даст более подробный ответ на этот вопрос, но я просто хочу кратко упомянуть, что мы работаем над анализом того, сколько материала вам нужно использовать в теплообменнике в зависимости от теплопроводности и вопрос очень уместный и корректно поставленный.И я надеюсь, что когда-нибудь в ближайшем будущем смогу дать еще несколько количественных ответов на этот вопрос.

Конечно, я могу войти быстро, и я хотел бы услышать, что Эллисон говорит о своей стороне. В конечном счете, когда вы думаете о стоимости за ставку, она во многом зависит от физической реализации, от того, как вы пытаетесь поглощать тепло из воздушного потока или жидкости. И это полностью контролирует то, как вы распределяете материал относительно этого теплоносителя. Так что мой ответ, вероятно, не будет удовлетворительным, потому что это зависит, в конечном итоге, когда дело доходит до стоимости, главное, что вы хотите учитывать, — это то, что вы делаете с этим.Если вы пытаетесь отключить мощность от случая пиковой нагрузки. Так что, возможно, одна часть дня переходит в другую. Затем, в конечном итоге, ваша система должна хранить достаточное количество энергии и делать это с адекватной скоростью разряда, поэтому обе эти вещи диктуют, что я должен быть распределен, и, в конечном итоге, ваша экономика основана на экономии затрат за счет смещения этой электрической нагрузки. Поэтому я думаю, что мы бы сказали, что для любого конкретного приложения вам действительно нужно начинать с точки зрения того, что мне нужно делать, как я пытаюсь вытеснить это тепло, а затем оценивать такие вещи, как стоимость.Например, я помещаю это в какой-то теплообменник, и я знаю, что у меня есть определенная скорость разряда, которую мне нужно сделать, тогда мы можем как бы изменить метрику производительности на стоимость на общую энергию, запасаемую системой, в то время как мы продиктовали не только по используемому материалу, но и по тому, сколько графита или металла или чего-то еще, что я добавляю в систему, чтобы эффективно вводить или выводить тепло. Итак, я снова знаю, что это не очень приятно, но, возможно, Эллисон сможет добавить.

Да, я согласен со всем, что говорит Патрик.Я думаю, что в целом вам действительно нужно взглянуть на свое приложение и на то, что вам нужно, чтобы иметь возможность извлечь из системы, поэтому то, что мы сейчас ищем, касается создания приложений. Если вы запустите это в здании и посмотрите на разные профили нагрузки здания, а затем также посмотрите на структуру ставок в разных местах, сколько денег или какова ваша экономика при перемещении или переносе груза в два разных времени дня. Это даст вам много информации о том, какие затраты вам нужны для всей системы, которые будут отражаться на стоимости материалов.Таким образом, глядя на профили нагрузки здания, он расскажет вам, какие показатели вам нужно достичь, какие показатели C вам нужны для вашей системы хранения тепла, а затем, сколько вы можете получить от этого с экономической точки зрения для оператора здания. Так что я думаю, что это сложный вопрос, и его нужно рассмотреть очень подробно для конкретного приложения. Насколько это важно для систем отопления, вентиляции и кондиционирования или горячего водоснабжения и строительства, в зависимости от вашего местоположения в стране, а также от разницы в величине между пиковыми и непиковыми нагрузками.

В: Есть ли у Министерства энергетики какие-либо планы по внедрению демонстрационных и пилотных проектов PCMS?

A: Я не могу говорить о каких-либо конкретных планах, но могу еще раз упомянуть RFI для дорожной карты Energy Storage Grand Challenge. Частично эта грандиозная задача направлена ​​на решение проблем увеличения масштабов, и если у вас есть мысли или о том, что может потребоваться для лучшей коммерциализации этих технологий хранения энергии, я определенно рекомендую вам отправить ответ на этот запрос о предоставлении информации, чтобы всегда быть актуальным. планы и дальнейшие действия.

В: Еще один вопрос, который у нас есть: можем ли мы иметь систему с комбинацией модуля PCM, характеристик быстрого разряда сэндвича, таких как обогрев помещения из холодного состояния, и после того, как упаковка будет завершена, можем ли мы получить модуль с управляемой разгрузкой?

A: Я могу немного попрыгать там. Это уже сделано в области электрохимических батарей, имеющих системы высокой мощности и системы высокой энергии, которые, как правило, спроектированы по-разному. Как бы объединить эти две вещи, чтобы вы могли получить быструю разрядку, но вы также можете сделать длительную более низкую разрядку.Я думаю, что если это что-то, что очень важно для создания пространств или может быть очень важно, если вы попробуете пару из этих двух вещей вместе. Это могут быть две разные системы, которые живут рядом друг с другом или пытаются объединить их в одну, что было бы немного сложнее, но я думаю, что вы можете получить вдохновение для этого типа электрохимических батарей, и я согласен с тем, что Я думаю, что это пространство, которое можно исследовать и дальше.

Q: Другой вопрос, который у нас есть, — какова роль PCM для сезонного накопления энергии, особенно для обогрева и охлаждения помещений.Будет ли это дешевле по сравнению с хранением энергии в скважине?

A: Я вижу вопрос, связанный с термохимическим хранением энергии в зданиях, поэтому я займусь этим, чтобы другие могли вмешаться. Так что это очень хороший вопрос. Опять же, термохимические материалы вам пришлют здания. В принципе, да, если у вас может быть температура зарядки, подходящая для зданий, нам нужно что-то, что может заряжаться при температуре менее 100 градусов C, где мы можем использовать солнечное тепло для зарядки, а затем нам нужно иметь подходящую температуру разрядки для создания приложений.Можно использовать для отопления помещений, можем ли мы сливать при температуре 35 ° C, можем ли мы сливать его для горячей воды. Итак, я думаю, что принцип: да, ответ в том, что мы можем использовать для этого термохимические материалы, всегда возникает вопрос, как мы можем придумать новые материалы с вашей конюшней, можем ли мы обладать психическими способностями, которые мы можем лучше использовать, потому что если вы посмотрите на Исследования, проводимые в этой области, в основном ограничены или ограничены количеством циклов, потому что мы рассматриваем TCMS для сезонного хранения. Например, они хотят заряжать летом и разряжать зимой.Так что все, что вам нужно, это 10-20 циклов. Если вы можете заставить материал и систему работать в течение 20 циклов, этого достаточно. И здесь, если вы посмотрите на цели BTO, мы говорим о 20 годах. Я хочу повторять это каждый день, поэтому я думаю, что это будет проблемой для материалов TCM, а другие — для PCM.

Да, я должен очень быстро прокомментировать. Нельсон, не могли бы вы просто напомнить мне вопрос о сезонном хранении? Да, по сути. Таким образом, с экономикой проблемы сезонного хранения довольно сложно, и опять же, это точно так же, как говорилось в предыдущем пике.Вы хотите подумать о том, какова окупаемость блока хранения, и если вы используете его для зарядки и разрядки каждый день или даже каждый день в течение полугода в жаркую часть лета, тогда эта общая энергия, которую вы храните складывается довольно быстро, и вы, надеюсь, окупитесь через несколько лет или меньше. если вы заряжаете и разряжаете только один раз в год, то в основном стоимость общего накопления энергии должна быть сопоставима со стоимостью одного британского теплового эквивалента для вас этого общего количества энергии, и это очень сложная цифра.Думаю, это будет основным ограничением для сезонного хранения.

Я бы добавил к этому, мы работаем над этой матрицей, что имеет смысл для накопления тепловой энергии. Так что я хотел бы повторить то, что говорит Патрик о том, что использование является важным фактором. Если вы можете использовать только один раз в год, то хранение тепла не имеет смысла. Но если вы можете использовать, если вы увеличите коэффициент использования, стоимость хранилища резко снизится. Очень важно, чтобы мы могли работать в цикле и сделать его более дневным, и мы можем использовать его как можно чаще, чтобы снизить стоимость хранения.

Q: Кто-нибудь исследовал использование biochar в качестве матрицы, учитывая его естественную открытую структуру?

A: Я могу очень быстро ответить на это, я не уверен в этом конкретном случае. Конечное использование во многом будет зависеть от того, как сделать его проводящим. Для чего-то вроде biochar это, вероятно, будет иметь пористый остаточный углерод. Я не знаю ответа на этот вопрос, но если это достаточно пористый углерод, то я не вижу предела, чтобы использовать его. Если это скорее аморфный углерод, и его теплопроводность, вероятно, не так высока, как хотелось бы, но если он достаточно дешев, тогда материал PCI может быть полезен.Свойства теплопередачи этого конкретного вещества.

Я согласен, и я думаю, что одна проблема, когда мы говорим об аморфном углероде или даже об углероде или какой-либо смеси, заключается в том, что у вас теплопроводность составляет два порядка величины в зависимости от структуры, которая представляет собой конкретную проблему, которую необходимо решить. В ORNL мы использовали сжатый расширенный графит, а также углерод, полученный из лигнина, и оба они многообещающие с точки зрения теплопроводности, поскольку доктор Хопкинс отметил, что это действительно зависит от вашей плотности, вы можете набрать, сколько теплопроводности вы хотите, выбрав насколько плотна углеродная матрица и, очевидно, идет плотность, тем меньше у вас остается объема материала для PCM, так что здесь есть компромисс.Одна из проблем со связкой и храповым материалом заключается в том, что они действительно имеют внутреннюю структуру, поэтому вам придется в основном пропитать существующую унаследованную структуру материалом с фазовым переходом, и такая инфильтрация может стать проблемой.

Еще один быстрый комментарий по самой плохой углеродной проблеме, особенно по расширенному графиту, одной из причин, по которой он может работать очень хорошо, поскольку вы можете выровнять эти граффити листы определенным образом и, таким образом, вы можете иметь очень анизотропные термические свойства и вы можете отодвинуть тепло от поверхности, близкой к теплоносителю, и это не всегда верно для всех пористых углеродных материалов.

В: Еще один вопрос по термохимическому хранению: что является ограничивающим фактором для времени переработки?

A: Ограничивающий фактор, так как упоминает все проблемы со свойствами материала. Вам нужно, чтобы ваш материал был активным; пока материал активен и реакция протекает обратимо, ограничивающего фактора нет. Он может пойти, он может разрушить заряд и заряд. проблема в том, что особенно с абсорбцией, когда реакция со всей структурой изменяется во время реакции гидратации и дегидратации, вам необходимо иметь эту структуру для стабильного объемного расширения.Вам необходимо, чтобы материалы оставались стабильными во время реакций. Вы не хотите, чтобы он поляризовался или распался. Вы же не хотите слышать, как структура идет от кристаллической, которая на самом деле может включать в себя все эти молекулы воды. Если он переходит из этой кристаллической структуры в аморфную, вы теряете свою энергию, не воспринимайте это как активный материал. У вас должна быть очень хорошая синергия между теплом и массопереносом. PCM вы заботитесь о теплопередаче, но вы не знаете паровую фазу материала. В этом случае у вас высокий перенос тепла, когда у вас есть частица, но у вас более низкий перенос массы, что произойдет, так это вместо реакции твердого газа вы просто расплавите свой материал.Теперь у вас будет фазовый переход, но не будет термохимического материала. все эти проблемы приводят к меньшей цикличности материала. Чтобы максимизировать скорость на уровне системы, вам необходимо оптимизировать ее для 20 циклов, даже на уровне материала она начинает разлагаться. Я вижу еще один вопрос по ТКМ.

В: Я вижу вопрос, который говорит, что определяет теоретическую плотность термохимического материала?

A: Это зависит от типа материала. если у вас есть гидрат соли, общая энтальпия Delta H определяется водоемкостью.Итак, предположим, что она гидратируется, давайте определим эту воду гидратированной по N, так что ваша общая теоретическая плотность будет в N раз дельта H. Если у вас есть гидроксид, то […]. в значительной степени определяется [….], поэтому зависит от того, на какой класс материала вы смотрите, который определяет теоретическую плотность энергии этого материала.

В: Что касается настраиваемых материалов, таких как зубы кальмара, на которые смотрел Патрик, для изменения их проводимости требуется вода. Как эта вода будет применяться для срабатывания переключателя в реальном приложении?

A: Если вы видели бумагу, вы увидите, что демонстрация переключателя на лабораторных весах выполняется вручную.это было ручное пипетирование или может быть водяной насос в лабораторных масштабах, но приложение, которое мы думаем для этого, будет включать в себя какой-то обработчик воздуха с теплообменником, где у нас будет камера увлажнителя, которая выдувает влажный воздух или насыщая СТО ПКМ в устройстве. Я упомяну, что в рамках этой программы преимуществ у нас есть возможность изучить именно этот дизайн, потому что это во многом будет связано с эффективностью.

Q: Помимо открытия материалов для материалов TCM, существуют ли какие-либо аналогичные исследования по поиску других материалов с новым фазовым переходом, таких как твердое тело

A: Ответ — да, безусловно, да.Я хотел бы отметить усилия BTO по изучению основных и новых материалов. В настоящее время LBNL и NREL работают над новыми твердотельными PCMS, а не только над переходом твердой фазы в твердую, которые имеют высокое изменение энтальпии, но мы также ищем возможность динамической настройки. Это возвращает нас к вопросу, в котором люди говорили о сезонности: от перехода от сезонности мы хотим иметь PCM, который не только твердофазный, но и твердофазный, с высокой плотностью энергии, но и имеет настраиваемую температуру перехода, что летом у нас есть один переход. температура, а зимой у нас есть другой, так что один ПКМ может решать в течение года.Я надеюсь, что отвечу на этот вопрос о твердотельных PCMS.

Могу я перейти и к этому, просто потому, что мы работаем над этой темой в рамках программы BTO. На самой первой презентации был слайд, показывающий некоторые ограничения. Ограниченные составы гидратов соли, которые были известны в определенных температурных диапазонах, представляющих интерес. Мы активно занимаемся разработкой эвтектических систем, в частности нитратной и хлоридной эвтектики, нацелены на некоторые из этих отсутствующих регионов.Теоретические предсказания эвтектических солевых гидратов ограничены, и есть здоровое материальное пространство для исследования.

Slide 92

Я хочу поблагодарить всех участников дискуссии за сегодняшнее выступление. Это было очень познавательно, и у нас состоялась очень плодотворная дискуссия. Итак, это последний веб-семинар в нашей последовательности по накоплению тепловой энергии, в наших веб-семинарах по накоплению тепловой энергии. Я хочу поблагодарить вас всех за участие, и я хочу призвать вас оставаться в курсе и продолжать искать будущие возможности для участия в BTO, поскольку мы пытаемся дальше исследовать и расширять границы возможностей хранения тепловой энергии для искусственной среды Спасибо всем за то, что присоединились, и в будущем слайды будут размещены на веб-сайте BTO.

термодинамика — Расчет накопленной энергии для резервуара для хранения тепла

Мне кажется, это может быть проблема XY. Вы запрашиваете энергию, хранящуюся в сосуде, но что вы будете делать с информацией, когда узнаете?

Энергия воды

Стакан водопроводной воды комнатной температуры содержит много энергии, но мало кто сочтет эту информацию полезной. Инженеры обычно обращают внимание на изменение энергии, вложенной в воду или получаемой из нее.Например, сколько домашнего отопления мы можем произвести за счет некоторого количества горячей воды, или сколько галлонов воды при температуре 65 градусов потребуется, чтобы принять душ при температуре 45 ° C. С точки зрения чистой физики, полная энергия жидкой воды при атмосферном давлении — это энергия, необходимая для ее нагрева от абсолютного нуля до точки плавления в виде льда, энергия, необходимая для плавления льда, и энергия, необходимая для нагрева его до текущей температуры. . Но это не очень полезно, потому что мы вряд ли столкнемся с экстремально низкими температурами, и поэтому будет трудно извлечь всю эту энергию.Помните, что тепло всегда перетекает с горячего на холодное.

Полезная энергия в воде

Ваш расчет показывает, что изменение температуры на 49 градусов по Цельсию будет изменением энергии на 57 кВт-ч. Но что это такое? Вы не сможете проработать 1000-ваттный фен в течение 57 часов, используя эту энергию. Вы можете использовать его для нагрева некоторого другого объема воды или, возможно, для нагрева комнаты с помощью теплообменника, но становится трудно извлечь всю эту энергию, когда температуры сходятся.Вы используете 20 градусов в расчетах, но не описываете, что это означает.

Что нам нужно

Итак, нам нужно знать, что вы пытаетесь сделать с этой нагретой водой. Круг на диаграмме отводит тепло, а затем закачивает холодную воду обратно в систему? Как только мы узнаем, что вы хотите сделать со всей горячей водой, мы сможем лучше ответить, какой емкости у воды для этого. Кроме того, дайте нам знать, насколько точны вам нужны ответы.)

Патенты и заявки на аккумулирование тепла (Класс 165/902)

Номер патента: 10508854

Реферат: Изобретение относится к охлаждающему устройству 1, в частности к морозильной камере 2, имеющему охлаждающий контур 3, причем охлаждающий контур 3 имеет компрессор 4, по меньшей мере, один испаритель 5 и конденсатор 44, а также закрывающийся охлаждающий элемент. пространство 6 с множеством боковых стенок 7 охлаждающего пространства, основание 8 охлаждающего пространства, по меньшей мере, один охлаждающий элемент 9 и изолирующий резервуар 10.В охлаждающем устройстве 1 испаритель 5 и охлаждающий элемент 9 расположены внутри охлаждающего пространства 6 таким образом, что задняя часть охлаждающего элемента 11 по крайней мере частично примыкает к испарителю 5, а передняя часть охлаждающего элемента 12 обращена к изоляционной емкости 10. , а изолирующий резервуар 10 закрыт, по меньшей мере, в направлении, по меньшей мере, одного охлаждающего элемента 9 и образует пространство для охлаждения товаров 13. На задней стороне охлаждающего элемента 11, примыкающего к испарителю 5, есть, по меньшей мере, одно углубление 14, в которое, по меньшей мере, один съемный может быть вставлен аккумулятор холода 15.

Тип: Грант

Подано: 17 февраля 2014 г.

Дата патента: 17 декабря 2019 г.,

Цессионарий: Б.Medical Systems, S.a.r.l.

Изобретателей: Жанно Демут, Игорь Николаев, Нико Гирренс, Андреас Хоффманн