Tecnologia d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compostaevita molts inconvenients de l'emmagatzematge de calor sensible i les tècniques d'emmagatzematge de calor de canvi de fase combinant ambdós mètodes. Aquesta tecnologia s'ha convertit en un punt de recerca en els últims anys, tant a nivell nacional com internacional. Tanmateix, els materials de bastida tradicionals utilitzats en aquesta tecnologia són normalment minerals naturals o els seus productes secundaris. L'extracció o processament a gran escala d'aquests materials pot danyar l'ecosistema local i consumir quantitats importants d'energia fòssil. Per mitigar aquests impactes ambientals, els residus sòlids es poden utilitzar per produir materials d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compostos.
L'escòria de carbur, un residu sòlid industrial generat durant la producció d'acetilè i clorur de polivinil, supera els 50 milions de tones anuals a la Xina. L'aplicació actual d'escòries de carbur a la indústria del ciment ha arribat a la saturació, donant lloc a una acumulació a l'aire lliure a gran escala, abocaments i abocaments oceànics, que danyen greument l'ecosistema local. Hi ha una necessitat urgent d'explorar nous mètodes per utilitzar els recursos.
Per abordar el consum a gran escala d'escòries de carbur de residus industrials i per preparar materials d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compostos de baix cost i baix cost, investigadors de la Universitat d'Enginyeria Civil i Arquitectura de Beijing van proposar utilitzar escòries de carbur com a material de bastida. Van utilitzar un mètode de sinterització de premsa en fred per preparar materials d'emmagatzematge de calor compostos de canvi de fase de Na₂CO₃/escòria de carbur, seguint els passos que es mostren a la figura. Es van preparar set mostres de material compost de canvi de fase amb diferents proporcions (NC5-NC7). Tenint en compte la deformació general, la fuita de sal fosa superficial i la densitat d'emmagatzematge de calor, tot i que la densitat d'emmagatzematge de calor de la mostra NC4 era la més alta entre els tres materials compostos, va mostrar una lleugera deformació i fuita. Per tant, es va determinar que la mostra NC5 tenia la relació de massa òptima per al material d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compost. Posteriorment, l'equip va analitzar la morfologia macroscòpica, el rendiment d'emmagatzematge de calor, les propietats mecàniques, la morfologia microscòpica, l'estabilitat cíclica i la compatibilitat dels components del material d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compost, obtenint les conclusions següents:
01La compatibilitat entre l'escòria de carbur i el Na₂CO₃ és bona, cosa que permet que l'escòria de carbur substitueixi els materials de bastida naturals tradicionals en la síntesi de materials d'emmagatzematge de calor compostos de canvi de fase de Na₂CO₃/escòria de carbur. Això facilita el reciclatge de recursos a gran escala de l'escòria de carbur i s'aconsegueix la preparació de baix cost i baixes emissions de carboni de materials d'emmagatzematge de calor compostos de canvi de fase.
02Es pot preparar un material d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compost amb un rendiment excel·lent amb una fracció de massa del 52,5% d'escòria de carbur i un 47,5% de material de canvi de fase (Na₂CO₃). El material no presenta deformacions ni fuites, amb una densitat d'emmagatzematge de calor de fins a 993 J/g en el rang de temperatura de 100-900 °C, una resistència a la compressió de 22,02 MPa i una conductivitat tèrmica de 0,62 W/(m•K). ). Després de 100 cicles de calefacció/refrigeració, el rendiment d'emmagatzematge de calor de la mostra NC5 es va mantenir estable.
03El gruix de la capa de pel·lícula de material de canvi de fase entre les partícules de la bastida determina la força d'interacció entre les partícules de material de la bastida i la resistència a la compressió del material d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compost. El material d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compost preparat amb la fracció de massa òptima del material de canvi de fase presenta les millors propietats mecàniques.
04La conductivitat tèrmica de les partícules de material de bastida és el factor principal que afecta el rendiment de la transferència de calor dels materials d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compostos. La infiltració i l'adsorció de materials de canvi de fase a l'estructura de porus de les partícules de material de bastida milloren la conductivitat tèrmica de les partícules de material de bastida, millorant així el rendiment de transferència de calor del material d'emmagatzematge de calor de canvi de fase compost.
Hora de publicació: 12-agost-2024