Tecnoloxía de almacenamento de calor de cambio de fase compostaevita moitos inconvenientes do almacenamento de calor sensible e as técnicas de almacenamento de calor por cambio de fase combinando ambos métodos. Esta tecnoloxía converteuse nos últimos anos nun foco de investigación, tanto a nivel nacional como internacional. Non obstante, os materiais tradicionais de andamio utilizados nesta tecnoloxía son normalmente minerais naturais ou os seus produtos secundarios. A extracción ou procesamento a gran escala destes materiais pode danar o ecosistema local e consumir cantidades importantes de enerxía fósil. Para mitigar estes impactos ambientais, os residuos sólidos pódense utilizar para producir materiais compostos de almacenamento de calor de cambio de fase.
A escoura de carburo, un residuo sólido industrial xerado durante a produción de acetileno e cloruro de polivinilo, supera os 50 millóns de toneladas anuais en China. A aplicación actual de escorias de carburo na industria do cemento alcanzou a saturación, o que leva a acumulación a gran escala ao aire libre, vertedoiros e verteduras no océano, que danan gravemente o ecosistema local. Hai unha necesidade urxente de explorar novos métodos para a utilización dos recursos.
Para abordar o consumo a gran escala de residuos industriais de escorias de carburo e para preparar materiais de almacenamento de calor de cambio de fase compostos de baixo custo e baixo custo, os investigadores da Universidade de Enxeñaría Civil e Arquitectura de Pequín propuxeron usar escorias de carburo como material de andamio. Empregaron un método de sinterización en frío para preparar materiais de almacenamento de calor compostos de cambio de fase de Na₂CO₃/carburo de escoria, seguindo os pasos que se indican na figura. Preparáronse sete mostras de materiais compostos de cambio de fase con diferentes proporcións (NC5-NC7). Considerando a deformación global, a fuga de sal fundido na superficie e a densidade de almacenamento de calor, aínda que a densidade de almacenamento de calor da mostra NC4 foi a máis alta entre os tres materiais compostos, mostrou unha lixeira deformación e fuga. Polo tanto, determinouse que a mostra NC5 tiña a relación de masa óptima para o material de almacenamento de calor composto por cambio de fase. Posteriormente, o equipo analizou a morfoloxía macroscópica, o rendemento de almacenamento de calor, as propiedades mecánicas, a morfoloxía microscópica, a estabilidade cíclica e a compatibilidade dos compoñentes do material de almacenamento de calor composto por cambio de fase, obtendo as seguintes conclusións:
01A compatibilidade entre a escoria de carburo e Na₂CO₃ é boa, o que permite que as escorias de carburo substitúan os materiais tradicionais de andamio naturais na síntese de materiais compostos de almacenamento de calor de cambio de fase de Na₂CO₃/escoria de carburo. Isto facilita a reciclaxe de recursos a gran escala da escoura de carburo e conséguese a preparación de baixo custo e baixo custo dos materiais compostos de almacenamento de calor de cambio de fase.
02Pódese preparar un material de almacenamento de calor de cambio de fase composto cun excelente rendemento cunha fracción de masa de 52,5% de escouras de carburo e 47,5% de material de cambio de fase (Na₂CO₃). O material non mostra deformacións nin fugas, cunha densidade de almacenamento de calor de ata 993 J/g no intervalo de temperatura de 100-900 °C, unha resistencia á compresión de 22,02 MPa e unha condutividade térmica de 0,62 W/(m•K). ). Despois de 100 ciclos de quecemento/arrefriamento, o rendemento de almacenamento de calor da mostra NC5 mantívose estable.
03O grosor da capa de película de material de cambio de fase entre as partículas de andamio determina a forza de interacción entre as partículas de material de andamio e a resistencia á compresión do material de almacenamento de calor de cambio de fase composto. O material composto de almacenamento de calor de cambio de fase preparado coa fracción de masa óptima do material de cambio de fase presenta as mellores propiedades mecánicas.
04A condutividade térmica das partículas do material de andamio é o principal factor que afecta o rendemento da transferencia de calor dos materiais compostos de almacenamento de calor de cambio de fase. A infiltración e adsorción de materiais de cambio de fase na estrutura de poros das partículas de material de andamio mellora a condutividade térmica das partículas de material de estada, mellorando así o rendemento da transferencia de calor do material de almacenamento de calor composto por cambio de fase.
Hora de publicación: 12-ago-2024