Композитна технология за съхранение на топлина с промяна на фазатаизбягва много недостатъци на разумното съхранение на топлина и техниките за съхранение на топлина с фазова промяна чрез комбиниране на двата метода. Тази технология се превърна в гореща изследователска точка през последните години, както в страната, така и в чужбина. Въпреки това, традиционните материали за скеле, използвани в тази технология, обикновено са естествени минерали или техни вторични продукти. Мащабният добив или преработка на тези материали може да увреди местната екосистема и да изразходва значителни количества енергия от изкопаеми горива. За смекчаване на тези въздействия върху околната среда, твърдите отпадъци могат да се използват за производство на композитни материали за съхранение на топлина с промяна на фазата.
Карбидната шлака, промишлен твърд отпадък, генериран при производството на ацетилен и поливинилхлорид, надхвърля 50 милиона тона годишно в Китай. Текущото приложение на карбидна шлака в циментовата промишленост е достигнало насищане, което води до широкомащабно натрупване на открито, депониране и изхвърляне в океана, което сериозно уврежда местната екосистема. Съществува спешна необходимост от проучване на нови методи за използване на ресурсите.
За да се отговори на широкомащабното потребление на промишлена отпадъчна карбидна шлака и да се подготвят нисковъглеродни, евтини композитни материали за съхранение на топлина с промяна на фазата, изследователи от Пекинския университет по строително инженерство и архитектура предложиха използването на карбидна шлака като материал за скеле. Те са използвали метод на студено пресоване на синтероване, за да приготвят Na2CO3/карбидна шлака композитни материали за съхранение на топлина с промяна на фазата, следвайки стъпките, показани на фигурата. Бяха подготвени седем композитни проби от материал с промяна на фазата с различни съотношения (NC5-NC7). Като се има предвид общата деформация, повърхностното изтичане на разтопена сол и плътността на съхранение на топлина, въпреки че плътността на съхранение на топлина на проба NC4 беше най-високата сред трите композитни материала, тя показа лека деформация и изтичане. Следователно беше определено, че проба NC5 има оптималното масово съотношение за композитния материал за съхранение на топлина с фазова промяна. Впоследствие екипът анализира макроскопичната морфология, ефективността на съхранение на топлина, механичните свойства, микроскопичната морфология, цикличната стабилност и съвместимостта на компонентите на композитния материал за съхранение на топлина с промяна на фазата, което води до следните заключения:
01Съвместимостта между карбидната шлака и Na₂CO3 е добра, което позволява на карбидната шлака да замени традиционните естествени материали за скеле при синтезирането на Na₂CO3/карбидна шлака композитни материали за съхранение на топлина с промяна на фазата. Това улеснява широкомащабното рециклиране на ресурсите на карбидна шлака и постига нисковъглеродна, евтина подготовка на композитни материали за съхранение на топлина с промяна на фазата.
02Композитен материал за съхранение на топлина с промяна на фазата с отлична производителност може да бъде приготвен с масова част от 52,5% карбидна шлака и 47,5% материал с промяна на фазата (Na₂CO3). Материалът не показва деформация или изтичане, с плътност на акумулиране на топлина до 993 J/g в температурния диапазон от 100-900°C, якост на натиск от 22,02 MPa и топлопроводимост от 0,62 W/(m•K ). След 100 цикъла на нагряване/охлаждане, ефективността на съхранение на топлина на проба NC5 остава стабилна.
03Дебелината на филмовия слой на материала с фазова промяна между частиците на скелето определя силата на взаимодействие между частиците на материала на скелето и якостта на натиск на композитния материал за съхранение на топлина с фазова промяна. Композитният материал за съхранение на топлина с фазова промяна, приготвен с оптимална масова част на материал с фазова промяна, показва най-добрите механични свойства.
04Топлинната проводимост на частиците от материала на скелето е основният фактор, влияещ върху ефективността на топлопреминаването на композитни материали за съхранение на топлина с промяна на фазата. Инфилтрацията и адсорбцията на материали с фазова промяна в структурата на порите на частиците на материала на скелето подобрява топлопроводимостта на частиците на материала на скелето, като по този начин подобрява топлопреноса на съставния материал за съхранение на топлина с фазова промяна.
Време на публикуване: 12 август 2024 г