Kompozītu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas tehnoloģijaļauj izvairīties no daudziem saprātīgu siltuma uzglabāšanas un fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas metožu trūkumiem, apvienojot abas metodes. Šī tehnoloģija pēdējos gados ir kļuvusi par pētniecības karsto punktu gan vietējā, gan starptautiskā mērogā. Tomēr šajā tehnoloģijā izmantotie tradicionālie sastatņu materiāli parasti ir dabiskie minerāli vai to sekundārie produkti. Šo materiālu liela mēroga ieguve vai apstrāde var sabojāt vietējo ekosistēmu un patērēt ievērojamu daudzumu fosilās enerģijas. Lai mazinātu šo ietekmi uz vidi, cietos atkritumus var izmantot, lai ražotu saliktos fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālus.
Karbīda izdedži, rūpnieciskie cietie atkritumi, kas rodas acetilēna un polivinilhlorīda ražošanas laikā, Ķīnā katru gadu pārsniedz 50 miljonus tonnu. Pašreizējais karbīda izdedžu pielietojums cementa rūpniecībā ir sasniedzis piesātinājumu, izraisot liela mēroga uzkrāšanos atklātā dabā, apglabāšanu poligonos un izgāšanu okeānā, kas nopietni kaitē vietējai ekosistēmai. Ir steidzami jāizpēta jaunas resursu izmantošanas metodes.
Lai risinātu rūpniecisko atkritumu karbīda izdedžu liela mēroga patēriņu un sagatavotu zemu oglekļa emisiju un zemu izmaksu kompozītmateriālu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālus, pētnieki no Pekinas Būvniecības un arhitektūras universitātes ierosināja izmantot karbīda izdedžus kā sastatņu materiālu. Viņi izmantoja aukstās presēšanas saķepināšanas metodi, lai sagatavotu Na2CO₃/karbīda izdedžu kompozītmateriālu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālus, ievērojot attēlā parādītās darbības. Tika sagatavoti septiņi kompozītu fāzes maiņas materiālu paraugi ar dažādām attiecībām (NC5-NC7). Ņemot vērā kopējo deformāciju, virsmas izkausētā sāls noplūdi un siltuma uzglabāšanas blīvumu, lai gan parauga NC4 siltuma uzglabāšanas blīvums bija augstākais starp trim kompozītmateriāliem, tas uzrādīja nelielu deformāciju un noplūdi. Tāpēc tika noteikts, ka paraugam NC5 ir optimāla masas attiecība kompozītmateriāla fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālam. Pēc tam komanda analizēja kompozītmateriāla fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiāla makroskopisko morfoloģiju, siltuma uzglabāšanas veiktspēju, mehāniskās īpašības, mikroskopisko morfoloģiju, ciklisko stabilitāti un komponentu savietojamību, izdarot šādus secinājumus:
01Saderība starp karbīda izdedžiem un Na₂CO₃ ir laba, ļaujot karbīda izdedžiem aizstāt tradicionālos dabiskos sastatņu materiālus, sintezējot Na₂CO₃/karbīda izdedžu kompozītmateriālu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālus. Tas atvieglo karbīda izdedžu liela mēroga resursu pārstrādi un nodrošina kompozītmateriālu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālu sagatavošanu ar zemu oglekļa emisiju līmeni.
02Saliktu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālu ar izcilu veiktspēju var pagatavot ar 52,5% karbīda izdedžu un 47,5% fāzes maiņas materiāla (Na₂CO₃) masas daļu. Materiālam nav deformācijas vai noplūdes, ar siltuma uzkrāšanas blīvumu līdz 993 J/g 100-900°C temperatūras diapazonā, spiedes stiprību 22,02 MPa un siltumvadītspēju 0,62 W/(m•K). ). Pēc 100 sildīšanas/dzesēšanas cikliem parauga NC5 siltuma uzglabāšanas veiktspēja palika stabila.
03Fāzu maiņas materiāla plēves slāņa biezums starp sastatņu daļiņām nosaka mijiedarbības spēku starp sastatņu materiāla daļiņām un kompozītmateriāla fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiāla spiedes stiprību. Vislabākās mehāniskās īpašības uzrāda kompozītmateriāla fāzu maiņas siltuma uzglabāšanas materiāls, kas sagatavots ar optimālu fāzes maiņas materiāla masas daļu.
04Sastatņu materiāla daļiņu siltumvadītspēja ir galvenais faktors, kas ietekmē kompozītmateriālu fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiālu siltuma pārneses veiktspēju. Fāzu maiņas materiālu infiltrācija un adsorbcija sastatņu materiāla daļiņu poru struktūrā uzlabo sastatņu materiāla daļiņu siltumvadītspēju, tādējādi uzlabojot kompozītmateriāla fāzes maiņas siltuma uzglabāšanas materiāla siltuma pārneses veiktspēju.
Publicēšanas laiks: 12. augusts 2024