Technológia skladovania tepla so zmenou fázysa vyhýba mnohým nevýhodám rozumnej akumulácie tepla a techník akumulácie tepla s fázovou zmenou kombináciou oboch metód. Táto technológia sa v posledných rokoch stala stredobodom výskumu na domácom aj medzinárodnom poli. Tradičné materiály lešenia používané v tejto technológii sú však typicky prírodné minerály alebo ich sekundárne produkty. Ťažba alebo spracovanie týchto materiálov vo veľkom rozsahu môže poškodiť miestny ekosystém a spotrebovať značné množstvo fosílnej energie. Na zmiernenie týchto vplyvov na životné prostredie možno pevný odpad použiť na výrobu kompozitných materiálov na akumuláciu tepla s fázovou zmenou.
Karbidová troska, priemyselný pevný odpad vznikajúci pri výrobe acetylénu a polyvinylchloridu, presahuje v Číne 50 miliónov ton ročne. Súčasná aplikácia karbidovej trosky v cementárskom priemysle dosiahla saturáciu, čo vedie k rozsiahlej akumulácii pod holým nebom, skládkovaniu a vyhadzovaniu do oceánov, čo vážne poškodzuje miestny ekosystém. Existuje naliehavá potreba preskúmať nové metódy využívania zdrojov.
Na riešenie rozsiahlej spotreby priemyselnej odpadovej karbidovej trosky a na prípravu nízkouhlíkových, lacných kompozitných materiálov na akumuláciu tepla s fázovou zmenou výskumníci z Pekingskej univerzity stavebného inžinierstva a architektúry navrhli použiť karbidovú trosku ako materiál lešenia. Použili metódu spekania za studena na prípravu kompozitných materiálov na akumuláciu tepla s fázovou zmenou Na2C03/karbid, podľa krokov znázornených na obrázku. Pripravilo sa sedem vzoriek kompozitného materiálu s fázovou zmenou s rôznymi pomermi (NC5-NC7). Vzhľadom na celkovú deformáciu, povrchový únik roztavenej soli a hustotu akumulácie tepla, hoci hustota akumulácie tepla vzorky NC4 bola najvyššia spomedzi troch kompozitných materiálov, vykazovala miernu deformáciu a únik. Preto sa určilo, že vzorka NC5 má optimálny hmotnostný pomer pre kompozitný materiál na akumuláciu tepla so zmenou fázy. Tím následne analyzoval makroskopickú morfológiu, tepelnú akumulačnú schopnosť, mechanické vlastnosti, mikroskopickú morfológiu, cyklickú stabilitu a kompatibilitu komponentov kompozitného materiálu akumulujúceho teplo s fázovou zmenou, pričom dospel k nasledujúcim záverom:
01Kompatibilita medzi karbidovou troskou a Na2C03 je dobrá, čo umožňuje karbidovej troske nahradiť tradičné prírodné materiály lešenia pri syntéze kompozitných materiálov akumulujúcich teplo s fázovou zmenou Na2C03/karbidová troska. To uľahčuje rozsiahlu recykláciu zdrojov karbidovej trosky a dosahuje nízkouhlíkovú a lacnú prípravu kompozitných materiálov na akumuláciu tepla so zmenou fázy.
02Kompozitný materiál na akumuláciu tepla so zmenou fázy s vynikajúcim výkonom možno pripraviť s hmotnostným podielom 52,5 % karbidovej trosky a 47,5 % materiálu so zmenou fázy (Na2C03). Materiál nevykazuje žiadne deformácie ani netesnosti, s hustotou akumulácie tepla až 993 J/g v teplotnom rozsahu 100-900 °C, pevnosťou v tlaku 22,02 MPa a tepelnou vodivosťou 0,62 W/(m•K ). Po 100 cykloch zahrievania/chladenia zostala výkonnosť akumulácie tepla vzorky NC5 stabilná.
03Hrúbka vrstvy filmu fázovo zmeneného materiálu medzi časticami lešenia určuje interakčnú silu medzi časticami skeletového materiálu a pevnosť v tlaku kompozitného materiálu akumulujúceho teplo so zmenou fázy. Kompozitný materiál na akumuláciu tepla s fázovou zmenou pripravený s optimálnym hmotnostným podielom materiálu s fázovou zmenou vykazuje najlepšie mechanické vlastnosti.
04Tepelná vodivosť častíc materiálu lešenia je primárnym faktorom ovplyvňujúcim výkon prenosu tepla kompozitných materiálov akumulujúcich teplo s fázovou zmenou. Infiltrácia a adsorpcia materiálov s fázovou zmenou v štruktúre pórov častíc materiálu lešenia zlepšuje tepelnú vodivosť častíc materiálu lešenia, čím sa zvyšuje výkon prenosu tepla kompozitného materiálu akumulujúceho teplo so zmenou fázy.
Čas odoslania: 12. augusta 2024