Kjemisk reaksjon kan fange og ta vare på spillvarme

Tre fjerdedeler av energien som produseres i verden, ender opp som spillvarme, viser en studie fra 2016.

– Når industrien produserer varme, går det meste tapt i atmosfæren, sier Perizat Berdiyeva.

I arbeidet med doktorgraden ved Kjemisk institutt på UiO har hun studert en metode som kan ta vare på og utnytte denne varmen.

– Varme under 100 grader kan faktisk gjenbrukes, sier Berdiyeva til Titan.uio.no.

Bare noen uker etter at doktorgraden er levert, er hun allerede i gang med å sette teorien ut i livet ved Danmarks Tekniske Universitet.

– Jeg er nå involvert i et prosjekt der vi skal bygge en reaktor og teste den i samarbeid med industrien, sier Berdiyeva.

Skiller pulver og gass

Selve metoden er kjent fra før. Den bruker de kjemiske egenskapene til strontiumklorid og ammoniakk til å lagre varmen og deretter frigjøre den der man trenger den.

Ett molekyl med strontiumklorid (SrCl2) kan ta opp i seg åtte ammoniakk-molekyler (NH3). I denne prosessen frigjøres varme. Den omvendte reaksjonen tar til seg varme når ammoniakk skilles fra strontiumklorid.

Både med og uten ammoniakk i seg har strontiumklorid form som et pulver. Spillvarmen kan brukes til å sette i gang den kjemiske reaksjonen som skiller de to stoffene fra hverandre.

– Hvis vi har pulver av strontiumklorid med ammoniakk, vil varmen fjerne ammoniakken fra pulveret, og vi kan lagre ammoniakkgass separat i lang tid, sier Berdiyeva.

– Spillvarmen er nødvendig for å skille ammoniakk fra strontiumklorid. Det skjer rundt 50 grader, sier Berdiyeva.

– Når du vil slippe løs varmen, trenger du ikke bruke energi for å frigjøre den. Du åpner bare en ventil, og gassen går tilbake til pulveret. Denne reaksjonen frigjør like mye energi som var nødvendig for å skille dem i utgangspunktet.

Denne reaksjonen er også veldig reversibel, så du kan gjøre det så mange ganger du vil.

Bomarderes av nøytroner

Berdiyevas viktigste bidrag er at hun har studert denne reaksjonen ved hjelp av nøytronavbildning.

Ved å plassere eksperimentet i en nøytronstråle, fikk hun bilder som viste hva som foregikk. Dermed kunne hun følge med på hva som skjedde under eksperimentet.

– Når strålen går gjennom prøven, endres strålens energi. En detektor i den andre enden oppdager endringen i strålen og et kamera slik at du kan se et bilde på datamaskinen.

De kan skanne reaksjonen mens den pågår og får mange, mange bilder.

De gjorde eksperimentet i begge retninger for å se hva som skjedde når ammoniakken ble absorbert og når ammoniakken ble frigjort fra strontiumkloridet.

– Dette var første gang nøytronavbildning ble brukt til å studere slik varmelagring med ammoniakk. Prosessen var kjent, men den var ikke studert med nøytronavbildning slik at vi kunne se at reaksjonene faktisk pågikk.

Skal bygge reaktor

Nå skal hun ta denne kunnskapen i praktisk bruk.

– Basert på disse studiene vet vi at reaksjonen skjer, og vi vet om problemene vi kunne se med nøytronavbildning. Nå kan vi bygge en trygg og effektiv reaktor, sier Berdiyeva.

Prosjektet er et skandinavisk samarbeid. Berdiyeva har sin doktorgrad ved Universitetet i Oslo og Institutt for energiteknikk (IFE). Nå er hun i Danmark ved Danmarks Tekniske Universitet, og også forskere fra Sverige er involvert.

– Med klimaendringer og forsøk på å redusere energiforbruket vårt eller gjøre det mer effektivt, vil små skritt fra forskjellige forskningsgrupper bidra mye. Jeg er glad for å være involvert i en slik gruppe, sier Berdiyeva.

............

Fakta: 

Strontiumklorid og ammoniakk

Strontiumklorid (SrCl2) er et salt av strontium og klor.

Ammoniakk (NH3) er en fargeløs, giftig gass med stikkende lukt.