Kompozitna tehnologija skladištenja topline s promjenom fazeizbjegava mnoge nedostatke razumnog skladištenja topline i tehnika skladištenja topline s promjenom faze kombiniranjem obje metode. Ova je tehnologija posljednjih godina postala žarište istraživanja, kako u zemlji tako iu inozemstvu. Međutim, tradicionalni materijali za skele koji se koriste u ovoj tehnologiji obično su prirodni minerali ili njihovi sekundarni proizvodi. Vađenje ili prerada ovih materijala u velikim razmjerima može oštetiti lokalni ekosustav i potrošiti značajne količine fosilne energije. Kako bi se ublažili ovi utjecaji na okoliš, kruti otpad može se koristiti za proizvodnju kompozitnih materijala za pohranu topline s promjenom faze.
Karbidna troska, kruti industrijski otpad koji nastaje tijekom proizvodnje acetilena i polivinil klorida, premašuje 50 milijuna tona godišnje u Kini. Trenutna primjena karbidne troske u cementnoj industriji dosegla je zasićenje, što je dovelo do velikih akumulacija na otvorenom, odlaganja otpada i odlaganja u oceane, što ozbiljno oštećuje lokalni ekosustav. Postoji hitna potreba za istraživanjem novih metoda za korištenje resursa.
Kako bi se riješila velika potrošnja industrijske otpadne karbidne troske i pripremili niskougljični, jeftini kompozitni fazni materijali za pohranu topline, istraživači sa Pekinškog sveučilišta za građevinarstvo i arhitekturu predložili su korištenje karbidne troske kao materijala za skelu. Upotrijebili su metodu hladnog prešanja za pripremu kompozitnih materijala za pohranu topline Na₂CO3/karbidne troske s promjenom faze, slijedeći korake prikazane na slici. Pripremljeno je sedam kompozitnih uzoraka fazno promijenjenog materijala s različitim omjerima (NC5-NC7). Uzimajući u obzir ukupnu deformaciju, površinsko curenje rastaljene soli i gustoću skladištenja topline, iako je gustoća skladištenja topline uzorka NC4 bila najveća među tri kompozitna materijala, pokazao je malu deformaciju i curenje. Stoga je utvrđeno da uzorak NC5 ima optimalan omjer mase za kompozitni materijal za pohranu topline s promjenom faze. Tim je naknadno analizirao makroskopsku morfologiju, izvedbu pohrane topline, mehanička svojstva, mikroskopsku morfologiju, cikličnu stabilnost i kompatibilnost komponenata kompozitnog materijala za pohranu topline s promjenom faze, dajući sljedeće zaključke:
01Kompatibilnost između karbidne troske i Na₂CO3 je dobra, što omogućuje da karbidna troska zamijeni tradicionalne prirodne materijale skele u sintezi Na₂CO3/karbidne troske kompozitnih materijala za pohranu topline s promjenom faze. Ovo olakšava recikliranje karbidne troske velikih razmjera i postiže nisko-ugljičnu, jeftinu pripremu kompozitnih materijala za pohranu topline s promjenom faze.
02Kompozitni materijal za pohranu topline s promjenom faze s izvrsnim performansama može se pripremiti s masenim udjelom od 52,5% karbidne troske i 47,5% materijala s promjenom faze (Na₂CO3). Materijal ne pokazuje deformacije niti curenje, s gustoćom skladištenja topline do 993 J/g u temperaturnom rasponu od 100-900°C, tlačnom čvrstoćom od 22,02 MPa i toplinskom vodljivošću od 0,62 W/(m•K ). Nakon 100 ciklusa grijanja/hlađenja, performanse pohrane topline uzorka NC5 ostale su stabilne.
03Debljina filmskog sloja materijala s faznom promjenom između čestica skele određuje silu interakcije između čestica materijala skele i tlačne čvrstoće kompozitnog materijala za pohranu topline s faznom promjenom. Kompozitni materijal za pohranu topline s promjenom faze pripremljen s optimalnim masenim udjelom materijala s promjenom faze pokazuje najbolja mehanička svojstva.
04Toplinska vodljivost čestica materijala skele primarni je čimbenik koji utječe na performanse prijenosa topline kompozitnih materijala za pohranu topline s promjenom faze. Infiltracija i adsorpcija materijala s faznom promjenom u strukturu pora čestica materijala skele poboljšava toplinsku vodljivost čestica materijala skele, čime se poboljšava učinak prijenosa topline kompozitnog materijala za pohranu topline s faznom promjenom.
Vrijeme objave: 12. kolovoza 2024