Ciepło odpadowe to rodzaj energii powstającej przy okazji innych procesów energetycznych, która nie jest przechwytywana i wykorzystywana - najczęściej dochodzi do jej rozpraszania. Przykładem ciepła odpadowego jest ciepło spalin czy energia towarzysząca procesom chemicznym. Eksperci wskazują, że nawet 70% energii w danym procesie może być marnowane pod postacią ciepła odpadowego. Czasami próbuje się je odzyskiwać.

Naukowcy z Instytutu Badań Materiałowych Uniwersytetu Tohoku oraz firmy Rigaku Corporation, produkującej narzędzia pomiarowe i analizy termicznej wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie, zaprezentowali nowy sposób zarządzania ciepłem odpadowym. Uczeni wykorzystali materiał zbudowany z tlenku manganu wzbogacony jonami potasu i wodą krystaliczną. Jest on podobny pod względem chemicznym do birnessitu, który powszechnie występuje na powierzchni Ziemi.

Materiał miał postać czarnego proszku - jego podgrzanie do temperatury 200 stopni Celsjusza spowodowało odwodnienie, dając zmagazynowanym cząsteczkom wody energię potrzebną do uwolnienia jej do atmosfery. Kiedy natomiast materiał schłodzono do temperatury poniżej 120 stopni Celsjusza, a następnie wystawiono go na wilgotne powietrze, wchłonął cząsteczki wody i uwolnił zmagazynowane ciepło.


Ten mechanizm interkalacji, w którym cząsteczki wody są odwracalnie wprowadzane do materiału warstwowego, jest bardzo korzystny dla magazynowania ciepła. Mechanizm ten jest bardzo szybki, odwracalny, a struktura materiału jest dobrze zachowana. Ponadto tlen znajdujący się w atmosferze nie niszczy warstwowego kryształu tlenku manganu, a woda go nie rozpuszcza. To czyni go doskonałym kandydatem do ponownego wykorzystania ciepła odpadowego w warunkach przemysłowych.

prof. Tetsu Ichitsubo z Uniwersytetu Tohoku, jeden z twórców materiału


Nowo stworzony materiał wykazywał lepsze działanie w porównaniu z innymi związkami rozważanymi jako magazyny ciepła odpadowego.

Nasz materiał ma długi czas życia, może odwracalnie magazynować i uwalniać duże ilości ciepła na jednostkę objętości oraz szybko się ładuje i rozładowuje.

prof. Tetsu Ichitsubo


To dopiero początek prac nad innowacyjnym materiałem. Japońscy naukowcy mają w planach zwiększenie ilości cząsteczek wody, które mogą zostać pochłonięte, usprawniając tym samym proces przechowywania energii cieplnej w jednostce objętości.