Composiet faseverandering warmteopslagtechnologievermijdt veel nadelen van verstandige warmteopslag- en faseveranderingswarmteopslagtechnieken door beide methoden te combineren. Deze technologie is de afgelopen jaren uitgegroeid tot een onderzoekshotspot, zowel nationaal als internationaal. Traditionele steigermaterialen die bij deze technologie worden gebruikt, zijn echter doorgaans natuurlijke mineralen of hun secundaire producten. Grootschalige winning of verwerking van deze materialen kan het lokale ecosysteem beschadigen en aanzienlijke hoeveelheden fossiele energie verbruiken. Om deze milieueffecten te verzachten, kan vast afval worden gebruikt om samengestelde materialen voor faseveranderingswarmteopslag te produceren.
Carbideslak, een industrieel vast afval dat ontstaat tijdens de productie van acetyleen en polyvinylchloride, bedraagt in China jaarlijks meer dan 50 miljoen ton. De huidige toepassing van carbideslakken in de cementindustrie heeft een verzadigingspunt bereikt, wat leidt tot grootschalige accumulatie in de open lucht, stortplaatsen en dumpingen in de oceaan, die het lokale ecosysteem ernstig beschadigen. Er is dringend behoefte aan onderzoek naar nieuwe methoden voor het gebruik van hulpbronnen.
Om de grootschalige consumptie van industrieel afvalcarbideslak aan te pakken en om koolstofarme, goedkope composiet faseveranderingswarmteopslagmaterialen te bereiden, stelden onderzoekers van de Beijing University of Civil Engineering and Architecture voor om carbideslak als steigermateriaal te gebruiken. Ze gebruikten een koudgeperste sintermethode om Na₂CO₃/carbide-slak composiet faseveranderingswarmteopslagmaterialen te bereiden, waarbij ze de stappen volgden die in de figuur worden getoond. Er werden zeven samengestelde faseveranderingsmateriaalmonsters met verschillende verhoudingen (NC5-NC7) bereid. Rekening houdend met de algehele vervorming, lekkage van gesmolten zout aan het oppervlak en warmteopslagdichtheid, vertoonde het monster, hoewel de warmteopslagdichtheid van monster NC4 de hoogste was van de drie composietmaterialen, lichte vervorming en lekkage. Daarom werd bepaald dat monster NC5 de optimale massaverhouding heeft voor het samengestelde faseveranderingswarmteopslagmateriaal. Het team analyseerde vervolgens de macroscopische morfologie, warmteopslagprestaties, mechanische eigenschappen, microscopische morfologie, cyclische stabiliteit en componentcompatibiliteit van het composiet faseveranderingswarmteopslagmateriaal, wat de volgende conclusies opleverde:
01De compatibiliteit tussen carbideslak en Na₂CO₃ is goed, waardoor carbideslak traditionele natuurlijke steigermaterialen kan vervangen bij het synthetiseren van Na₂CO₃/carbideslak-composiet faseveranderingswarmteopslagmaterialen. Dit vergemakkelijkt grootschalige recycling van carbideslakken en bereikt de koolstofarme, goedkope bereiding van composiet faseveranderingswarmteopslagmaterialen.
02Een composiet faseveranderingswarmteopslagmateriaal met uitstekende prestaties kan worden bereid met een massafractie van 52,5% carbideslak en 47,5% faseveranderingsmateriaal (Na₂CO₃). Het materiaal vertoont geen vervorming of lekkage, met een warmteopslagdichtheid van maximaal 993 J/g in het temperatuurbereik van 100-900°C, een druksterkte van 22,02 MPa en een thermische geleidbaarheid van 0,62 W/(m•K). ). Na 100 verwarmings-/koelcycli bleven de warmteopslagprestaties van monster NC5 stabiel.
03De dikte van de filmlaag van het faseveranderingsmateriaal tussen de steigerdeeltjes bepaalt de interactiekracht tussen de deeltjes van het steigermateriaal en de druksterkte van het samengestelde faseveranderingswarmteopslagmateriaal. Het samengestelde faseveranderingswarmteopslagmateriaal, bereid met de optimale massafractie faseveranderingsmateriaal, vertoont de beste mechanische eigenschappen.
04De thermische geleidbaarheid van deeltjes van steigermateriaal is de belangrijkste factor die de warmteoverdrachtsprestaties van samengestelde faseveranderingswarmteopslagmaterialen beïnvloedt. De infiltratie en adsorptie van faseveranderingsmaterialen in de poriënstructuur van steigermateriaaldeeltjes verbeteren de thermische geleidbaarheid van steigermateriaaldeeltjes, waardoor de warmteoverdrachtsprestaties van het samengestelde faseveranderingswarmteopslagmateriaal worden verbeterd.
Posttijd: 12 augustus 2024