Komposiittifaasimuutoslämmön varastointitekniikkavältetään monet järkevän lämmönvarastointi- ja faasimuutoslämmönvarastointitekniikoiden haitat yhdistämällä molemmat menetelmät. Tästä tekniikasta on tullut viime vuosina tutkimuksen hotspot sekä kotimaassa että kansainvälisesti. Tässä tekniikassa käytetyt perinteiset telinemateriaalit ovat kuitenkin tyypillisesti luonnonmineraaleja tai niiden sivutuotteita. Näiden materiaalien laajamittainen louhinta tai prosessointi voi vahingoittaa paikallista ekosysteemiä ja kuluttaa huomattavia määriä fossiilista energiaa. Näiden ympäristövaikutusten lieventämiseksi kiinteästä jätteestä voidaan valmistaa komposiittifaasimuutoslämmönvarastointimateriaaleja.
Karbidikuona, asetyleenin ja polyvinyylikloridin tuotannossa syntyvä teollisuusjäte, ylittää 50 miljoonaa tonnia vuosittain Kiinassa. Nykyinen karbidikuonan käyttö sementtiteollisuudessa on saavuttanut kyllästymisen, mikä on johtanut laajamittaiseen kertymiseen ulkoilmaan, kaatopaikalle ja mereen laskeutumiseen, mikä vahingoittaa vakavasti paikallista ekosysteemiä. Uusia resurssien hyödyntämismenetelmiä on etsittävä kiireesti.
Pekingin rakennustekniikan ja arkkitehtuurin yliopiston tutkijat ehdottivat kovametallikuonan käyttöä rakennustelinemateriaalina, jotta voidaan puuttua teollisuuden jätekarbidikuonan laajamittaiseen kulutukseen ja valmistaa vähähiilisiä ja edullisia komposiittifaasimuutoslämmönvarastointimateriaaleja. He käyttivät kylmäpuristussintrausmenetelmää Na2CO3/karbidikuonakomposiittifaasimuutoslämmön varastointimateriaalien valmistukseen kuvassa esitettyjen vaiheiden mukaisesti. Valmistettiin seitsemän komposiittifaasimuutosmateriaalinäytettä eri suhteilla (NC5-NC7). Kun otetaan huomioon yleinen muodonmuutos, pintasulan suolavuoto ja lämmönvarastointitiheys, vaikka näytteen NC4 lämmönvarastointitiheys oli korkein kolmen komposiittimateriaalin joukossa, se osoitti lievää muodonmuutosta ja vuotoa. Siksi näytteen NC5 määritettiin olevan optimaalinen massasuhde komposiittifaasimuutoslämmön varastointimateriaalille. Tämän jälkeen ryhmä analysoi komposiittifaasimuutoslämmönvarastointimateriaalin makroskooppista morfologiaa, lämmönvarastointikykyä, mekaanisia ominaisuuksia, mikroskooppista morfologiaa, syklistä stabiilisuutta ja komponenttien yhteensopivuutta, jolloin saatiin seuraavat johtopäätökset:
01Yhteensopivuus karbidikuonan ja Na2CO3:n välillä on hyvä, minkä ansiosta karbidikuona voi korvata perinteiset luonnolliset telinemateriaalit syntetisoitaessa Na2CO3/karbidikuona-komposiittifaasimuutoslämmön varastointimateriaaleja. Tämä helpottaa karbidikuonan laajamittaista resurssien kierrätystä ja mahdollistaa komposiittifaasimuutoslämmönvarastointimateriaalien vähähiilisen ja edullisen valmistuksen.
02Erinomaisen suorituskyvyn omaava komposiittifaasimuutoslämmönvarastomateriaali voidaan valmistaa massaosuudella 52,5 % karbidikuonaa ja 47,5 % faasimuutosmateriaalia (Na2CO3). Materiaalissa ei ole muodonmuutoksia tai vuotoja, sillä lämmön varastointitiheys on jopa 993 J/g lämpötila-alueella 100-900°C, puristuslujuus 22,02 MPa ja lämmönjohtavuus 0,62 W/(m•K) ). 100 lämmitys/jäähdytysjakson jälkeen näytteen NC5 lämmönvarastointikyky pysyi vakaana.
03Telinehiukkasten välisen faasinmuutosmateriaalikalvokerroksen paksuus määrittää telinemateriaalihiukkasten välisen vuorovaikutusvoiman ja komposiittifaasinmuutoslämmön varastointimateriaalin puristuslujuuden. Faasimuutosmateriaalin optimaalisella massaosuudella valmistettu komposiittifaasimuutoslämmönvarastomateriaali omaa parhaat mekaaniset ominaisuudet.
04Telinemateriaalihiukkasten lämmönjohtavuus on ensisijainen tekijä, joka vaikuttaa komposiittifaasimuutoslämmönvarastointimateriaalien lämmönsiirtoon. Vaiheenmuutosmateriaalien tunkeutuminen ja adsorptio telinemateriaalihiukkasten huokosrakenteeseen parantaa telinemateriaalihiukkasten lämmönjohtavuutta, mikä parantaa komposiittifaasimuutoslämmönvarausmateriaalin lämmönsiirtokykyä.
Postitusaika: 12.8.2024