Σύνθετη τεχνολογία αποθήκευσης θερμότηταςΑποφεύγει πολλά μειονεκτήματα της λογικής αποθήκευσης θερμότητας και των τεχνικών αποθήκευσης θερμότητας, συνδυάζοντας και τις δύο μεθόδους. Αυτή η τεχνολογία έχει γίνει ένα ερευνητικό hotspot τα τελευταία χρόνια, τόσο σε εγχώριο όσο και σε διεθνές επίπεδο. Ωστόσο, τα παραδοσιακά υλικά ικριωμάτων που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την τεχνολογία είναι συνήθως φυσικά ορυκτά ή τα δευτερεύοντα προϊόντα τους. Η εξαγωγή μεγάλης κλίμακας ή η επεξεργασία αυτών των υλικών μπορεί να βλάψει το τοπικό οικοσύστημα και να καταναλώσει σημαντικές ποσότητες ορυκτών ενέργειας. Για να μετριαστούν αυτές οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, τα στερεά απόβλητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή σύνθετων υλικών αποθήκευσης θερμότητας.
Η σκωρία του καρβιδίου, ένα βιομηχανικό στερεό απόβλητα που παράγονται κατά την παραγωγή ακετυλενίου και πολυβινυλοχλωριδίου, υπερβαίνει τα 50 εκατομμύρια τόνους ετησίως στην Κίνα. Η τρέχουσα εφαρμογή της σκωρίας του καρβιδίου στη βιομηχανία τσιμέντου έχει φτάσει στον κορεσμό, οδηγώντας σε μεγάλης κλίμακας συσσώρευση υπαίθριας, υγειονομικής ταφής και ντάμπινγκ των ωκεανών, οι οποίες βλάπτουν σοβαρά το τοπικό οικοσύστημα. Υπάρχει επείγουσα ανάγκη να διερευνηθούν νέες μεθόδους για τη χρήση των πόρων.
Για την αντιμετώπιση της μεγάλης κλίμακας κατανάλωσης της σκωρίας του καρβιδίου βιομηχανικών αποβλήτων και για την προετοιμασία υλικών σύνθετης φάσης χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, χαμηλού κόστους, οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Πολιτικών Μηχανικών και Αρχιτεκτονικής του Πεκίνο που προτείνεται χρησιμοποιώντας τη σκωρία του καρβιδίου ως υλικό ικριώματος. Χρησιμοποίησαν μια μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης ψυχρού πιέσεων για την παρασκευή σύνθετων φάσης Na₂co/Carbide Slag Composite Phase Storage Heat Storage, ακολουθώντας τα βήματα που φαίνονται στο σχήμα. Έχουν παρασκευαστεί επτά σύνθετα δείγματα υλικού αλλαγής φάσης με διαφορετικές αναλογίες (NC5-NC7). Λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική παραμόρφωση, τη διαρροή λιωμένου 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. Η ομάδα στη συνέχεια ανέλυσε τη μακροσκοπική μορφολογία, την απόδοση της αποθήκευσης θερμότητας, τις μηχανικές ιδιότητες, τη μικροσκοπική μορφολογία, την κυκλική σταθερότητα και τη συμβατότητα των εξαρτημάτων του υλικού αποθήκευσης θερμότητας σύνθετης φάσης, αποδίδοντας τα ακόλουθα συμπεράσματα:
01Η συμβατότητα μεταξύ της σκωρίας του καρβιδίου και του na₂co₃ είναι καλή, επιτρέποντας σε σκωρία καρβιδίου να αντικαταστήσει τα παραδοσιακά φυσικά υλικά ικριώματος για τη σύνθεση των υλικών αποθήκευσης θερμότητας Na₂co₃/Carbide Slag. Αυτό διευκολύνει την ανακύκλωση πόρων μεγάλης κλίμακας της σκωρίας του καρβιδίου και επιτυγχάνει το παρασκεύασμα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, χαμηλού κόστους των υλικών αποθήκευσης θερμότητας με χαμηλή κλίμακα.
02Ένα σύνθετο υλικό αποθήκευσης θερμότητας σε φάση με εξαιρετική απόδοση μπορεί να παρασκευαστεί με κλάσμα μάζας 52,5% καρβιδίου και υλικό αλλαγής φάσης 47,5% (Na₂co₃). Το υλικό δεν παρουσιάζει παραμόρφωση ή διαρροή, με πυκνότητα αποθήκευσης θερμότητας μέχρι 993 J/g στην περιοχή θερμοκρασίας 100-900 ° C, αντοχή συμπίεσης 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 μεταβολής της μεταβολής της φάσης μεταξύ των σωματιδίων ικριώματος καθορίζει τη δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων υλικού ικριώματος και της αντοχής συμπίεσης του υλικού αποθήκευσης θερμότητας σύνθετης φάσης. Το σύνθετο υλικό αποθήκευσης θερμότητας 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 υλικών αποθήκευσης θερμότητας σύνθετης φάσης. Η διήθηση και η προσρόφηση των υλικών αλλαγής φάσης στη δομή των πόρων των σωματιδίων υλικού ικριώματος βελτιώνουν τη θερμική αγωγιμότητα των σωματιδίων υλικού ικριώματος, ενισχύοντας έτσι την απόδοση μεταφοράς θερμότητας του υλικού αποθήκευσης θερμότητας σύνθετης φάσης.
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ. 12-2024