Tecnología compuesta de almacenamiento de calor por cambio de faseEvita muchos inconvenientes de las técnicas de almacenamiento de calor sensible y de cambio de fase al combinar ambos métodos. Esta tecnología se ha convertido en los últimos años en un foco de investigación, tanto a nivel nacional como internacional. Sin embargo, los materiales de andamio tradicionales utilizados en esta tecnología suelen ser minerales naturales o sus productos secundarios. La extracción o procesamiento a gran escala de estos materiales puede dañar el ecosistema local y consumir cantidades significativas de energía fósil. Para mitigar estos impactos ambientales, se pueden utilizar residuos sólidos para producir materiales compuestos de almacenamiento de calor con cambio de fase.
La escoria de carburo, un residuo sólido industrial generado durante la producción de acetileno y cloruro de polivinilo, supera los 50 millones de toneladas anuales en China. La aplicación actual de escoria de carburo en la industria del cemento ha alcanzado la saturación, lo que ha provocado una acumulación al aire libre a gran escala, vertidos en vertederos y vertidos en el océano, que dañan gravemente el ecosistema local. Existe una necesidad urgente de explorar nuevos métodos para la utilización de recursos.
Para abordar el consumo a gran escala de escoria de carburo de desecho industrial y preparar materiales compuestos de almacenamiento de calor de cambio de fase con bajo contenido de carbono y bajo costo, investigadores de la Universidad de Ingeniería Civil y Arquitectura de Beijing propusieron utilizar escoria de carburo como material de andamio. Emplearon un método de sinterización por prensado en frío para preparar materiales compuestos de almacenamiento de calor con cambio de fase de Na₂CO₃/escoria de carburo, siguiendo los pasos que se muestran en la figura. Se prepararon siete muestras de material compuesto de cambio de fase con diferentes proporciones (NC5-NC7). Teniendo en cuenta la deformación general, la fuga de sales fundidas en la superficie y la densidad de almacenamiento de calor, aunque la densidad de almacenamiento de calor de la muestra NC4 fue la más alta entre los tres materiales compuestos, mostró ligeras deformaciones y fugas. Por lo tanto, se determinó que la muestra NC5 tenía la relación de masa óptima para el material compuesto de almacenamiento de calor de cambio de fase. Posteriormente, el equipo analizó la morfología macroscópica, el rendimiento del almacenamiento de calor, las propiedades mecánicas, la morfología microscópica, la estabilidad cíclica y la compatibilidad de los componentes del material compuesto de almacenamiento de calor con cambio de fase, y arrojó las siguientes conclusiones:
01La compatibilidad entre la escoria de carburo y el Na₂CO₃ es buena, lo que permite que la escoria de carburo reemplace los materiales de andamio naturales tradicionales en la síntesis de materiales compuestos de almacenamiento de calor con cambio de fase de Na₂CO₃/escoria de carburo. Esto facilita el reciclaje de recursos a gran escala de escoria de carburo y logra la preparación de materiales compuestos de almacenamiento de calor con cambio de fase y bajas emisiones de carbono.
02Se puede preparar un material compuesto de almacenamiento de calor de cambio de fase con excelente rendimiento con una fracción de masa de 52,5 % de escoria de carburo y 47,5 % de material de cambio de fase (Na₂CO₃). El material no muestra deformación ni fugas, con una densidad de almacenamiento de calor de hasta 993 J/g en el rango de temperatura de 100-900 °C, una resistencia a la compresión de 22,02 MPa y una conductividad térmica de 0,62 W/(m·K). ). Después de 100 ciclos de calentamiento/enfriamiento, el rendimiento de almacenamiento de calor de la muestra NC5 se mantuvo estable.
03El espesor de la capa de película de material de cambio de fase entre las partículas de andamio determina la fuerza de interacción entre las partículas de material de andamio y la resistencia a la compresión del material compuesto de almacenamiento de calor de cambio de fase. El material compuesto de almacenamiento de calor de cambio de fase preparado con la fracción de masa óptima de material de cambio de fase exhibe las mejores propiedades mecánicas.
04La conductividad térmica de las partículas del material del andamio es el factor principal que afecta el rendimiento de la transferencia de calor de los materiales compuestos de almacenamiento de calor con cambio de fase. La infiltración y adsorción de materiales de cambio de fase en la estructura de poros de las partículas de material de andamio mejoran la conductividad térmica de las partículas de material de andamio, mejorando así el rendimiento de transferencia de calor del material compuesto de almacenamiento de calor de cambio de fase.
Hora de publicación: 12 de agosto de 2024