Τεχνολογία αποθήκευσης θερμότητας σύνθετης αλλαγής φάσηςαποφεύγει πολλά μειονεκτήματα της λογικής αποθήκευσης θερμότητας και των τεχνικών αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης συνδυάζοντας και τις δύο μεθόδους. Αυτή η τεχνολογία έχει γίνει ένα hotspot έρευνας τα τελευταία χρόνια, τόσο σε εγχώριο όσο και σε διεθνές επίπεδο. Ωστόσο, τα παραδοσιακά υλικά σκαλωσιάς που χρησιμοποιούνται σε αυτή την τεχνολογία είναι συνήθως φυσικά ορυκτά ή τα δευτερεύοντα προϊόντα τους. Η μεγάλης κλίμακας εξόρυξη ή επεξεργασία αυτών των υλικών μπορεί να βλάψει το τοπικό οικοσύστημα και να καταναλώσει σημαντικές ποσότητες ορυκτής ενέργειας. Για τον μετριασμό αυτών των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, τα στερεά απόβλητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης.
Η σκωρία καρβιδίου, ένα βιομηχανικό στερεό απόβλητο που παράγεται κατά την παραγωγή ακετυλενίου και χλωριούχου πολυβινυλίου, ξεπερνά τους 50 εκατομμύρια τόνους ετησίως στην Κίνα. Η τρέχουσα εφαρμογή της σκωρίας καρβιδίου στη βιομηχανία τσιμέντου έχει φτάσει σε κορεσμό, οδηγώντας σε μεγάλης κλίμακας συσσώρευση υπαίθριων χώρων, υγειονομική ταφή και απόρριψη ωκεανών, που βλάπτουν σοβαρά το τοπικό οικοσύστημα. Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να διερευνηθούν νέες μέθοδοι για τη χρήση των πόρων.
Για την αντιμετώπιση της μεγάλης κλίμακας κατανάλωσης βιομηχανικών αποβλήτων σκωρίας καρβιδίου και για την παρασκευή σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας χαμηλού άνθρακα, χαμηλού κόστους σύνθετης αλλαγής φάσης, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Πολιτικών Μηχανικών και Αρχιτεκτονικής του Πεκίνου πρότειναν τη χρήση σκωρίας καρβιδίου ως υλικό ικριώματος. Χρησιμοποίησαν μια μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης ψυχρής έκθλιψης για την παρασκευή σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης Na2CO3/σκωρίας καρβιδίου, ακολουθώντας τα βήματα που φαίνονται στο σχήμα. Παρασκευάστηκαν επτά δείγματα σύνθετου υλικού αλλαγής φάσης με διαφορετικές αναλογίες (NC5-NC7). Λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική παραμόρφωση, την επιφανειακή διαρροή τετηγμένου άλατος και την πυκνότητα αποθήκευσης θερμότητας, αν και η πυκνότητα αποθήκευσης θερμότητας του δείγματος NC4 ήταν η υψηλότερη μεταξύ των τριών σύνθετων υλικών, έδειξε ελαφρά παραμόρφωση και διαρροή. Επομένως, το δείγμα NC5 προσδιορίστηκε ότι έχει τη βέλτιστη αναλογία μάζας για το σύνθετο υλικό αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης. Στη συνέχεια, η ομάδα ανέλυσε τη μακροσκοπική μορφολογία, την απόδοση αποθήκευσης θερμότητας, τις μηχανικές ιδιότητες, τη μικροσκοπική μορφολογία, την κυκλική σταθερότητα και τη συμβατότητα των συστατικών του σύνθετου υλικού αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης, δίνοντας τα ακόλουθα συμπεράσματα:
01Η συμβατότητα μεταξύ της σκωρίας καρβιδίου και του Na2CO3 είναι καλή, επιτρέποντας στη σκωρία καρβιδίου να αντικαταστήσει τα παραδοσιακά φυσικά υλικά ικριώματος στη σύνθεση σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης Na2CO3/σκωρίας καρβιδίου. Αυτό διευκολύνει την ανακύκλωση μεγάλης κλίμακας πόρων της σκωρίας καρβιδίου και επιτυγχάνει την χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και χαμηλού κόστους προετοιμασία σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης.
02Ένα σύνθετο υλικό αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης με εξαιρετική απόδοση μπορεί να παρασκευαστεί με κλάσμα μάζας 52,5% σκωρίας καρβιδίου και 47,5% υλικού αλλαγής φάσης (Na2CO3). Το υλικό δεν παρουσιάζει παραμόρφωση ή διαρροή, με πυκνότητα αποθήκευσης θερμότητας έως 993 J/g στο εύρος θερμοκρασίας 100-900°C, αντοχή σε θλίψη 22,02 MPa και θερμική αγωγιμότητα 0,62 W/(m•K ). Μετά από 100 κύκλους θέρμανσης/ψύξης, η απόδοση αποθήκευσης θερμότητας του δείγματος NC5 παρέμεινε σταθερή.
03Το πάχος του στρώματος φιλμ υλικού αλλαγής φάσης μεταξύ των σωματιδίων του ικριώματος καθορίζει τη δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων του υλικού του ικριώματος και την αντοχή σε θλίψη του σύνθετου υλικού αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης. Το σύνθετο υλικό αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης που παρασκευάζεται με το βέλτιστο κλάσμα μάζας του υλικού αλλαγής φάσης παρουσιάζει τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες.
04Η θερμική αγωγιμότητα των σωματιδίων υλικού ικριώματος είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση μεταφοράς θερμότητας των σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας αλλαγής φάσης. Η διείσδυση και η προσρόφηση των υλικών αλλαγής φάσης στη δομή των πόρων των σωματιδίων του υλικού του ικριώματος βελτιώνει τη θερμική αγωγιμότητα των σωματιδίων του υλικού του ικριώματος, ενισχύοντας έτσι την απόδοση μεταφοράς θερμότητας του υλικού αποθήκευσης θερμότητας σύνθετης αλλαγής φάσης.
Ώρα δημοσίευσης: Aug-12-2024