Warmtepomp
Elektrochemische membraantechnologieën voor gebruik in energiesystemen

Elektrochemische membraantechnologieën voor gebruik in energiesystemen

20 december 2019

Voor een leek lijkt een warmtepomp op magische wijze warmte te onttrekken aan lucht. Maar daarachter zit een constructie met mechanische compressie van vloeistoffen, die het werk levert dat nodig is voor nuttige verwarming en koeling. Dit artikel presenteert een alternatief voor de mechanische compressie, waarbij het gebruik van bewegende delen wordt vermeden. In plaats daarvan wordt de compressie uitgevoerd door middel van een chemisch proces. Het fenomeen, dat elektrochemische compressie (EC) wordt genoemd, kan worden gebruikt in toepassingen zoals warmtepompen, energieopslag en ontvochtiging.

Er wordt gekeken naar twee verschillende EC-technologieën, één met ammoniak en één met waterdamp. Beide maken gebruik van elektrochemische processen in membranen, gebaseerd op soortgelijke principes die gebruikt worden om elektriciteit op te wekken in brandstofcellen. Om het proces te laten werken, heeft het EC-apparaat zowel een membraan als elektroden nodig. Over de twee elektroden heen wordt een externe spanning geleverd waardoor de werkvloeistof, d.w.z. ammoniak of water, chemisch reageert met een draaggas om ionen te vormen. In tegenstelling tot de oorspronkelijke werkvloeistof is het ion in staat om het membraan te doorkruisen. Wanneer de ionen vervolgens de tegenovergestelde elektrode bereiken, gaat de chemische reactie in de tegenovergestelde richting, waardoor de werkvloeistof weer in zijn oorspronkelijke toestand terugkeert.

Door dit proces kan een gas van een gebied met een lage concentratie naar een gebied met een hoge concentratie worden getransporteerd. Dit betekent dat een compressie van dat gas mogelijk is, waardoor het proces nuttig kan zijn in verschillende energietoepassingen.

Concreet kan de ammoniak-EC worden gebruikt om een warmtepomp of koelcyclus aan te drijven met ammoniak als koelmiddel. Het zou ook mogelijk kunnen zijn om het te gebruiken in energieopslagtechnologie. Experimenten tonen aan dat het mogelijk is om een redelijk energieverbruik voor het proces te bereiken. Het belangrijkste potentieel ligt in toepassingen die hoge drukverhoudingen vereisen, bijvoorbeeld de opslag van ammoniak in vloeibare vorm die dan als koolstofneutrale brandstof kan worden gebruikt, mits voor de productie van de ammoniak koolstofneutrale grondstoffen en procesenergie worden gebruikt.

Water EC zou kunnen worden gebruikt als een ontvochtiger om de latente koellast in airconditioningstoepassingen te verminderen. Traditioneel wordt bij de ontvochtiging gebruik gemaakt van het condensatieproces. Dit omvat het koelen van waterdamp onder het dauwpunt, een proces dat energie-input vereist. Bij elektrochemische condensatie is de koeling niet nodig en wordt de energiebehoefte dus verminderd. Het onderzoek zal worden voortgezet om de effectiviteit te bepalen in vergelijking met de huidige stand van de techniek bij conventionele ontvochtiging.

De tekst is ingekort door het HPC-team.

Lees hier het volledige artikel.

Bron: https://heatpumpingtechnologies.org

Alle platformen van ODE

Zonne-energie Warmtenet Bio-energie Windenergie Warmtepomp