فناوری ذخیره حرارت تغییر فاز مرکببا ترکیب هر دو روش از بسیاری از اشکالات ذخیره سازی حرارت معقول و تکنیک های ذخیره سازی حرارت تغییر فاز جلوگیری می کند. این فناوری در سالهای اخیر هم در داخل و هم در سطح بینالمللی به کانون تحقیقاتی تبدیل شده است. با این حال، مواد داربست سنتی مورد استفاده در این فناوری معمولاً مواد معدنی طبیعی یا محصولات ثانویه آنها هستند. استخراج یا پردازش این مواد در مقیاس بزرگ می تواند به اکوسیستم محلی آسیب برساند و مقادیر قابل توجهی از انرژی فسیلی را مصرف کند. برای کاهش این اثرات زیست محیطی، زباله های جامد را می توان برای تولید مواد ذخیره سازی حرارتی تغییر فاز مرکب استفاده کرد.
سرباره کاربید، یک زباله جامد صنعتی که در طی تولید استیلن و پلی وینیل کلراید تولید می شود، سالانه بیش از 50 میلیون تن در چین است. کاربرد فعلی سرباره کاربید در صنعت سیمان به حد اشباع رسیده است که منجر به تجمع در فضای باز در مقیاس بزرگ، دفن زباله و تخلیه اقیانوس می شود که به شدت به اکوسیستم محلی آسیب می رساند. نیاز فوری به کشف روش های جدید برای استفاده از منابع وجود دارد.
محققان دانشگاه مهندسی عمران و معماری پکن پیشنهاد کردند که از سرباره کاربید زباله صنعتی استفاده شود و برای تهیه مواد ذخیرهسازی حرارتی تغییر فاز مرکب کم کربن و کم هزینه، از سرباره کاربید به عنوان ماده داربست استفاده شود. آنها از روش تف جوشی با پرس سرد برای تهیه مواد ذخیره سازی حرارتی تغییر فاز کامپوزیت Na2CO3/سرباره کاربید، به دنبال مراحل نشان داده شده در شکل استفاده کردند. هفت نمونه مواد تغییر فاز مرکب با نسبتهای مختلف (NC5-NC7) تهیه شد. با توجه به تغییر شکل کلی، نشت نمک مذاب سطحی و چگالی ذخیرهسازی گرما، اگرچه چگالی ذخیرهسازی حرارت نمونه NC4 در بین سه ماده کامپوزیت بالاترین بود، تغییر شکل و نشتی جزئی را نشان داد. بنابراین، نمونه NC5 برای داشتن نسبت جرم بهینه برای مواد ذخیرهسازی حرارت تغییر فاز مرکب تعیین شد. تیم متعاقباً مورفولوژی ماکروسکوپی، عملکرد ذخیرهسازی گرما، خواص مکانیکی، مورفولوژی میکروسکوپی، پایداری چرخهای و سازگاری اجزای ماده ذخیرهسازی حرارت تغییر فاز مرکب را تجزیه و تحلیل کرد و نتایج زیر را به دست آورد:
01سازگاری بین سرباره کاربید و Na2CO3 خوب است و به سرباره کاربید اجازه می دهد تا جایگزین مواد داربست طبیعی سنتی در سنتز مواد ذخیره سازی حرارتی تغییر فاز کامپوزیت Na2CO3/سرباره کاربید شود. این امر بازیافت منابع در مقیاس بزرگ سرباره کاربید را تسهیل میکند و به تهیه کم کربن و کم هزینه مواد ذخیرهسازی حرارتی تغییر فاز مرکب دست مییابد.
02یک ماده ذخیره حرارت تغییر فاز مرکب با عملکرد عالی را می توان با کسر جرمی 52.5% سرباره کاربید و 47.5% مواد تغییر فاز (Na2CO3) تهیه کرد. این ماده هیچ تغییر شکل یا نشتی را نشان نمیدهد، با چگالی ذخیرهسازی گرما تا 993 J/g در محدوده دمایی 100-900 درجه سانتیگراد، مقاومت فشاری 22.02 مگاپاسکال، و هدایت حرارتی 0.62 W/(m•K) ). پس از 100 چرخه گرمایش/خنک کردن، عملکرد ذخیره سازی حرارت نمونه NC5 ثابت باقی ماند.
03ضخامت لایه فیلم ماده تغییر فاز بین ذرات داربست، نیروی برهمکنش بین ذرات مواد داربست و مقاومت فشاری مواد ذخیرهسازی حرارت تغییر فاز مرکب را تعیین میکند. مواد ذخیره حرارت تغییر فاز مرکب تهیه شده با کسر جرمی بهینه مواد تغییر فاز بهترین خواص مکانیکی را نشان می دهد.
04رسانایی حرارتی ذرات مواد داربست عامل اصلی موثر بر عملکرد انتقال حرارت مواد ذخیرهسازی حرارتی تغییر فاز مرکب است. نفوذ و جذب مواد تغییر فاز در ساختار منافذ ذرات مواد داربست، هدایت حرارتی ذرات مواد داربست را بهبود میبخشد، در نتیجه عملکرد انتقال حرارت مواد ذخیرهسازی حرارت تغییر فاز مرکب را افزایش میدهد.
زمان ارسال: اوت-12-2024