Composite Phase Change Heat Storage Technologyundgår mange ulemper ved fornuftig varmelagring og faseændringsvarmelagringsteknikker ved at kombinere begge metoder. Denne teknologi er blevet et forskningshotspot i de senere år, både nationalt og internationalt. Traditionelle stilladsmaterialer, der anvendes i denne teknologi, er dog typisk naturlige mineraler eller deres sekundære produkter. Storskala udvinding eller forarbejdning af disse materialer kan skade det lokale økosystem og forbruge betydelige mængder fossil energi. For at afbøde disse miljøpåvirkninger kan fast affald bruges til at producere sammensatte faseændringsvarmelagermaterialer.
Carbidslagge, et industrielt fast affald, der genereres under produktionen af acetylen og polyvinylchlorid, overstiger 50 millioner tons årligt i Kina. Den nuværende anvendelse af carbidslagge i cementindustrien har nået mætning, hvilket fører til storstilet friluftsophobning, losseplads og havdumpning, som alvorligt skader det lokale økosystem. Der er et presserende behov for at udforske nye metoder til ressourceudnyttelse.
For at imødegå det store forbrug af industrielt affaldscarbidslagge og for at fremstille lav-carbon, billige kompositfaseændringsvarmelagermaterialer, foreslog forskere fra Beijing University of Civil Engineering and Architecture at bruge carbidslagge som stilladsmateriale. De anvendte en koldpressesintringsmetode til fremstilling af Na2CO3/carbidslagge-kompositfaseændringsvarmelagringsmaterialer ved at følge trinene vist i figuren. Syv kompositfaseændringsmaterialeprøver med forskellige forhold (NC5-NC7) blev fremstillet. I betragtning af den samlede deformation, lækage af overfladesmeltet salt og varmelagringstæthed, selvom varmelagringstætheden af prøve NC4 var den højeste blandt de tre kompositmaterialer, viste den en lille deformation og lækage. Derfor blev prøven NC5 bestemt til at have det optimale masseforhold for kompositfaseændringsvarmelagringsmaterialet. Holdet analyserede efterfølgende den makroskopiske morfologi, varmelagringsydelse, mekaniske egenskaber, mikroskopisk morfologi, cyklisk stabilitet og komponentkompatibilitet af kompositfaseændringsvarmelagringsmaterialet, hvilket gav følgende konklusioner:
01Kompatibiliteten mellem karbidslagge og Na2CO3 er god, hvilket gør det muligt for karbidslagge at erstatte traditionelle naturlige stilladsmaterialer ved syntetisering af Na2CO3/carbidslagge kompositfaseændringsvarmeopbevaringsmaterialer. Dette letter ressourcegenanvendelse i stor skala af carbidslagge og opnår lav-kulstof, lavpris fremstilling af kompositfaseskift varmelagringsmaterialer.
02Et kompositfaseændringsvarmelagermateriale med fremragende ydeevne kan fremstilles med en massefraktion på 52,5% karbidslagge og 47,5% faseændringsmateriale (Na2CO3). Materialet viser ingen deformation eller lækage med en varmelagringstæthed på op til 993 J/g i temperaturområdet 100-900°C, en trykstyrke på 22,02 MPa og en termisk ledningsevne på 0,62 W/(m•K) ). Efter 100 opvarmnings-/afkølingscyklusser forblev varmelagringsydelsen af prøve NC5 stabil.
03Tykkelsen af faseændringsmaterialefilmlaget mellem stilladspartiklerne bestemmer vekselvirkningskraften mellem stilladsmaterialepartikler og trykstyrken af kompositfaseændringsvarmelagringsmaterialet. Det sammensatte faseændringsvarmelagermateriale fremstillet med den optimale massefraktion af faseændringsmateriale udviser de bedste mekaniske egenskaber.
04Den termiske ledningsevne af stilladsmaterialepartikler er den primære faktor, der påvirker varmeoverførselsydelsen af kompositfaseændringsvarmelagre. Infiltration og adsorption af faseændringsmaterialer i porestrukturen af stilladsmaterialepartikler forbedrer den termiske ledningsevne af stilladsmaterialepartikler og forbedrer derved varmeoverførselsydelsen af det sammensatte faseændringsvarmelagermateriale.
Indlægstid: Aug-12-2024