在气候不断变化与化石能源日益减少的时代，尽可能有效地利用剩余资源来产生能源和供热变得越来越重要。为了实现这一目标，必须了解煤、石油、天然气等燃料的热特性，并采用先进的热分析方法和技术。
在核能等领域，了解所用材料的热物性是一个重要的安全因素。特别是在这种情况下，必须防止核电站或核动力装置中产生的放射性物质从反应堆泄漏。只有当建筑所使用的材料既能承受辐射又能承受高工作压力和温度时，这项工作才能成功。来自 的高压设备可以承受当前的苛刻条件，确保在核能等领域的材料能够承受辐射、高工作压力和温度，防止放射性物质泄漏。
使用聚变反应堆回收锂二次能源可以产生更高的温度和压力。尽管这一过程仍处于初级阶段，但多年来研究一直在全速进行。在设计这种类型的反应堆时，最棘手的问题之一是确定合适的壁材。只有使用可靠的热分析方法，如膨胀仪、同步热分析或激光闪射分析，才能确定合适的答案。
LINSEIS 可为核能与能源行业的科学家和开发人员提供广泛的高质量热分析仪器，满足精度、安全性和功能性要求。
如今，已安装的太阳能组件中，超过 90% 是由多晶硅晶片制成的。其余的则是基于薄膜太阳能电池，预计到 2020 年，薄膜太阳能电池的市场份额 将增长至20%（资料来源：德国化学工程与生物技术协会（DECHEMA e.V.），《化学—— 材料研究中的创新驱动力》）。特别是在应对气候变化 、保护我们的资源以及推动能源转型方面，通过光伏发电等方式的能源供应正发挥着日益重要的作用。
因此，材料研究必须开发出具有成本效益，高效和耐用技术的太阳能电池，以便有效利用太阳能。
燃料电池基于不同的材料组合，而这些材料组合又各自需要不同的工作温度。燃料电池是一个重要的研究课题，尤其是在备受关注的电动交通领域。不过，利用化石燃料制取氢气在研究活动中也正逐渐成为一个重要课题。
熔盐的应用在可持续能源供应方面正发挥着越来越重要的作用。
这些高温稳定的材料具有卓越的热性能，这在诸如核裂变反应堆和太阳能发电厂等应用领域中至关重要。特别是FLiNaK熔盐，它是由氟化锂（LiF）、氟化钠（NaF）和氟化钾（KF）三种氟化物按一定比例混合熔融而成的，由于其具有出色的热导率，在这些技术中起着关键作用。
热电材料被应用于热电发电机中，这种发电机能够将温度梯度转化为电压。所谓的品质因数（FPI）被用来表征热电材料的性能。为了计算品质因数，必须知晓热导率、电导率和塞贝克系数。与相应的块体材料相比，金属薄膜的热导率和电导率更低，而塞贝克系数受影响较小，这使得其具有更高的ZT值。金属薄膜在工业中应用广泛，例如在集成电路的制造中就会用到。
在225K至375K的温度范围内，对通过直流磁控溅射法制备的、厚度为100nm的金（Au）纳米层的电导率、热导率和塞贝克系数进行了测量。根据这些参数计算出了ZT值。所测得的该薄膜的热导率和电导率大约是其块体材料的一半。测量结果显示出经典尺寸效应的明显影响，并且这些结果得到了验证，与维德曼-夫兰兹定律完全相符。
氢化钛是一种常用的氢资源，可在各种反应中实现可控的氢气释放。一方面，它可以在液相化学中作为原位氢源用作催化剂；另一方面，例如，它可用于电池或燃料电池中，以实现可控的氢气释放。 要了解在什么温度下会释放出多少氢气，了解其随温度变化的分解行为以及热量释放量至关重要，而这些可以通过同步热分析（STA）来监测。
在本实验中，使用同步热分析（STA）对氢化钛的氢气释放过程进行了监测。在氩气气氛中，以10K/min的速率对样品进行线性升温，从室温一直加热至800℃，同时测量热重（TG）和差示扫描量热（DSC）信号。在300℃至600℃之间，出现了一个分两步进行的质量损失，总质量损失为2.3%，这意味着在该过程中，氢化钛中所结合的全部氢气都被释放出来了。差示扫描量热（DSC）曲线显示出了相应的解吸峰（红色曲线）。
在本项研究中，展示并讨论了对四水合硝酸钙（Ca (NO₃)₂・4H₂O）进行热重 - 差示扫描量热（TG-DSC）测量的结果。这种盐因其价格低廉且极为有效，被广泛用作储热和传热材料。
实验
使用Linseis STA L82 仪器对样品进行了分析，该仪器可同时监测重量变化和差示扫描量热（DSC）信号。根据DSC信号，可以确定相变焓和热容。 将样品置于一个密闭的铝制坩埚中，以10K/min的升温速率加热至180℃，并等温保持3小时。随后，再以10K/min的升温速率将其加热至600℃。
上图展示了测量结果，蓝色曲线表示质量损失，红色曲线表示差示扫描量热（DSC）信号。DSC 信号中的第一个峰对应着样品的熔化过程。熔化峰的起始温度为 46℃。在样品完全熔化后，出现了第二个吸热峰，其起始温度为141℃。热重（TG）信号显示，在这个温度范围内样品质量损失了32%，这表明四水合硝酸钙发生了脱水反应，生成了固态的无水盐。在180℃等温保持期间，样品未发生进一步的变化，这表明该温度是干燥该盐并得到无水盐的理想温度。 当再次加热到541℃时，观察到一个吸热峰，这对应着无水盐的熔化。然而，热重（TG）信号显示出质量损失，这表明该盐在熔化时发生了分解。因此，无法直接测量熔融无水盐的熔化焓和热容。
不过，这可以通过对盐混合物进一步进行热重 - 差示扫描量热（TG-DSC）测量来实现。需要将硝酸钙与硝酸锂、硝酸钠或硝酸钾按不同的摩尔百分比进行混合。从这些混合物的差示扫描量热（DSC）熔化峰，可以确定其熔化焓。然后，通过外推至硝酸钙摩尔百分比为100%的情况，就能够计算出纯硝酸钙的熔化焓。 同理，采用相同的步骤来测量熔融无水硝酸钙的热容。
高压热重分析测量的一个典型应用是研究煤气化或加氢气化。在这个过程中，碳在水蒸气气氛中被加热，它被应用于催化过程，例如从废气中去除一氧化碳，尤其是从木炭或生物质等资源中获取有价值的有机化合物。
在本实例中展示了一个典型的木炭气化实验。使用高压热重分析仪将煤样品在50 bar压力的氮气气氛下加热至恒温阶段。如红色的质量损失曲线所示，在20分钟至40分钟之间，挥发性成分有所损失。加入水蒸气后，煤发生了气化反应，150分钟后几乎完全消耗，生成了氢气（H₂）、一氧化碳（CO）、甲醇（CH₃OH）以及其他有用的活性气体。整个过程可以这样描述，碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的混合气体。生成的一氧化碳可以与另一个水分子反应，生成二氧化碳和更多的氢气，最终生成的氢气可以与一氧化碳反应生成甲烷和其他碳氢化合物。
碲化铋是美国国家标准与技术研究院（NIST）唯一认证的用于塞贝克系数测量的标准参考物质。但它最高只能在120℃的温度下使用。康铜最高可在800℃的温度下使用，因此可被用作高温校准材料。斜率法在每个单独的温度下使用不同的温度梯度，并根据斜率计算塞贝克系数，这种方法提高了测量的准确性。
对康铜参考样品在-140℃至180℃（130K至450K）的温度范围内进行塞贝克系数测量。对于每个温度测量点，均使用斜率法（如上图所示）来测量塞贝克系数。在每个温度下，对样品施加多个温度梯度，并根据所得直线的斜率计算塞贝克系数。测量结果可以绘制成相对于铂的相对塞贝克系数图，也可以绘制成绝对塞贝克系数图。
本文介绍的熔盐 FLiNaK 热扩散率的测量是在氦气气氛中，使用Linseis LFA L52型仪器，在773 K至973 K的温度范围内进行的。专门设计的样品仓被放置在一个样品自动进样器中，该装置能够同时容纳三个样品。在实际测试之前，样品会被多次预热至略高于其熔点的温度，以使材料脱气，从而避免熔盐中产生气泡。 熔盐的热导率可以借助通过激光闪射法（LFA）测得的热扩散率，以及比热容和密度的数据，利用以下关系式来计算：
热扩散率和热导率的测量结果如下图所示。这两项属性的测量结果都随着温度的升高呈现出相对线性的增长趋势。
综上所述，经测定，在773K至973 K的温度范围内，FLiNaK熔盐的热导率为0.652至0.927W/m∙K，其不确定度为 ±0.023W/m∙K。这表明该结果与先前发表的数值具有良好的一致性。
激光闪射技术，结合专门开发的样品仓以及杜萨（Dusza）提出的组合模型，被证明是一种在高温下测定熔盐热扩散率的可靠方法。
使用Linseis DIL L75 卧式热膨胀仪对 Ba₂NiMoO₆（BNMO，钡镍钼氧化物）和 BaCe₀.₇Zr₀.₁Y₀.₂O₃₋δ（BCZY712，钡铈锆钇氧化物）的热膨胀系数（TEC）进行了测量比较。BNMO的热膨胀系数恒定为14.6×10⁻⁶K⁻¹，而BCZY712 在约600℃时，由于钙钛矿脱水，呈现出非线性的热膨胀系数曲线，尽管如此，BCZY712 在较低温度下的热膨胀系数为12.10×10⁻⁶K⁻¹，与BNMO的热膨胀系数十分接近，这表明在特定温度范围内，这两种材料具有良好的热兼容性。BNMO复合材料与BCZY712 相结合，有望提升质子陶瓷电化学电池（PCEC’s）的性能。
