Tehnologie compozită de stocare a căldurii cu schimbare de fazăevită multe dezavantaje ale stocării căldurii sensibile și ale tehnicilor de stocare a căldurii cu schimbare de fază prin combinarea ambelor metode. Această tehnologie a devenit un hotspot de cercetare în ultimii ani, atât pe plan intern, cât și internațional. Cu toate acestea, materialele tradiționale pentru schele utilizate în această tehnologie sunt de obicei minerale naturale sau produsele lor secundare. Extracția sau prelucrarea pe scară largă a acestor materiale poate deteriora ecosistemul local și poate consuma cantități semnificative de energie fosilă. Pentru a atenua aceste impacturi asupra mediului, deșeurile solide pot fi utilizate pentru a produce materiale compozite de stocare a căldurii cu schimbare de fază.
Zgura de carbură, un deșeu industrial solid generat în timpul producției de acetilenă și clorură de polivinil, depășește 50 de milioane de tone anual în China. Aplicarea actuală a zgurii de carbură în industria cimentului a ajuns la saturație, ceea ce duce la acumulare pe scară largă în aer liber, depozitare și aruncare în ocean, care dăunează grav ecosistemului local. Există o nevoie urgentă de a explora noi metode de utilizare a resurselor.
Pentru a aborda consumul la scară mare de deșeuri industriale de zgură din carbură și pentru a pregăti materiale compozite de stocare a căldurii cu schimbare de fază, cu emisii scăzute de carbon și costuri reduse, cercetătorii de la Universitatea de Inginerie Civilă și Arhitectură din Beijing au propus utilizarea zgurii de carbură ca material de schelă. Ei au folosit o metodă de sinterizare prin presare la rece pentru a prepara materialele compozite de stocare a căldurii cu schimbare de fază Na₂CO₃/zgură de carbură, urmând pașii indicați în figură. Au fost preparate șapte probe de material compozit cu schimbare de fază cu rapoarte diferite (NC5-NC7). Având în vedere deformarea generală, scurgerea de sare topită la suprafață și densitatea de stocare a căldurii, deși densitatea de stocare a căldurii a probei NC4 a fost cea mai mare dintre cele trei materiale compozite, a prezentat o ușoară deformare și scurgere. Prin urmare, s-a determinat că proba NC5 are raportul de masă optim pentru materialul compozit de stocare a căldurii cu schimbare de fază. Echipa a analizat ulterior morfologia macroscopică, performanța de stocare a căldurii, proprietățile mecanice, morfologia microscopică, stabilitatea ciclică și compatibilitatea componentelor materialului compozit de stocare a căldurii cu schimbare de fază, dând următoarele concluzii:
01Compatibilitatea dintre zgura de carbură și Na₂CO₃ este bună, permițând zgurii de carbură să înlocuiască materialele tradiționale naturale de schelă în sintetizarea materialelor compozite de stocare a căldurii cu schimbare de fază Na₂CO₃/zgură de carbură. Acest lucru facilitează reciclarea la scară largă a resurselor zgurii de carbură și realizează prepararea cu emisii scăzute de carbon și cu costuri reduse a materialelor compozite de stocare a căldurii cu schimbare de fază.
02Un material compozit de stocare a căldurii cu schimbare de fază cu performanță excelentă poate fi preparat cu o fracție de masă de 52,5% zgură de carbură și 47,5% material cu schimbare de fază (Na₂CO3). Materialul nu prezintă deformare sau scurgere, cu o densitate de stocare a căldurii de până la 993 J/g în intervalul de temperatură de 100-900°C, o rezistență la compresiune de 22,02 MPa și o conductivitate termică de 0,62 W/(m•K). ). După 100 de cicluri de încălzire/răcire, performanța de stocare a căldurii a probei NC5 a rămas stabilă.
03Grosimea stratului de film de material cu schimbare de fază dintre particulele de schelă determină forța de interacțiune dintre particulele de material de schelă și rezistența la compresiune a materialului compozit de stocare a căldurii cu schimbare de fază. Materialul compozit de stocare a căldurii cu schimbare de fază preparat cu fracția de masă optimă a materialului cu schimbare de fază prezintă cele mai bune proprietăți mecanice.
04Conductivitatea termică a particulelor de material de schelă este factorul principal care afectează performanța transferului de căldură al materialelor compozite de stocare a căldurii cu schimbare de fază. Infiltrarea și adsorbția materialelor cu schimbare de fază în structura porilor particulelor de material de schelă îmbunătățesc conductivitatea termică a particulelor de material de schelă, îmbunătățind astfel performanța transferului de căldură a materialului compozit de stocare a căldurii cu schimbare de fază.
Ora postării: 12-aug-2024