เทคโนโลยีการเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสแบบคอมโพสิตหลีกเลี่ยงข้อเสียหลายประการของการเก็บความร้อนที่เหมาะสมและเทคนิคการเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสโดยการรวมทั้งสองวิธีเข้าด้วยกัน เทคโนโลยีนี้กลายเป็นจุดสนใจด้านการวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม วัสดุนั่งร้านแบบดั้งเดิมที่ใช้ในเทคโนโลยีนี้มักเป็นแร่ธาตุธรรมชาติหรือผลิตภัณฑ์รอง การสกัดหรือการแปรรูปวัสดุเหล่านี้ในปริมาณมากอาจสร้างความเสียหายต่อระบบนิเวศในท้องถิ่นและใช้พลังงานฟอสซิลจำนวนมาก เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเหล่านี้ ขยะสามารถนำมาใช้ในการผลิตวัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสแบบผสมได้
ตะกรันคาร์ไบด์ ซึ่งเป็นขยะอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตอะเซทิลีนและโพลีไวนิลคลอไรด์ เกิน 50 ล้านตันต่อปีในประเทศจีน การใช้ตะกรันคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ในปัจจุบันถึงจุดอิ่มตัว ซึ่งนำไปสู่การสะสมกลางแจ้งขนาดใหญ่ การฝังกลบ และการทิ้งในมหาสมุทร ซึ่งสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น มีความจำเป็นเร่งด่วนในการสำรวจวิธีการใหม่ๆ ในการใช้ทรัพยากร
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิศวกรรมโยธาและสถาปัตยกรรมศาสตร์แห่งปักกิ่งเสนอให้ใช้ตะกรันคาร์ไบด์เป็นวัสดุนั่งร้าน เพื่อจัดการกับการใช้ตะกรันคาร์ไบด์ของเสียทางอุตสาหกรรมในปริมาณมาก และเพื่อเตรียมวัสดุเก็บความร้อนสำหรับการเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตที่มีต้นทุนต่ำและคาร์บอนต่ำ พวกเขาใช้วิธีการเผาผนึกแบบกดเย็นเพื่อเตรียมวัสดุเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตตะกรัน Na₂CO₃/ตะกรันคาร์ไบด์ โดยทำตามขั้นตอนที่แสดงในภาพ เตรียมตัวอย่างวัสดุการเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตเจ็ดตัวอย่างที่มีอัตราส่วนต่างกัน (NC5-NC7) เมื่อพิจารณาถึงการเสียรูปโดยรวม การรั่วไหลของเกลือหลอมเหลวที่พื้นผิว และความหนาแน่นในการกักเก็บความร้อน แม้ว่าความหนาแน่นในการกักเก็บความร้อนของตัวอย่าง NC4 จะสูงที่สุดในบรรดาวัสดุคอมโพสิตทั้งสามชนิด แต่ก็แสดงให้เห็นการเสียรูปและการรั่วไหลเล็กน้อย ดังนั้น ตัวอย่าง NC5 จึงถูกกำหนดให้มีอัตราส่วนมวลที่เหมาะสมที่สุดสำหรับวัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต ต่อมาทีมงานได้วิเคราะห์สัณฐานวิทยาขนาดมหภาค ประสิทธิภาพการเก็บความร้อน สมบัติเชิงกล สัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์ ความคงตัวของวัฏจักร และความเข้ากันได้ของส่วนประกอบของวัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต ทำให้ได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้
01ความเข้ากันได้ระหว่างตะกรันคาร์ไบด์และ Na₂CO₃ นั้นดี ทำให้ตะกรันคาร์ไบด์สามารถแทนที่วัสดุโครงธรรมชาติแบบดั้งเดิมในการสังเคราะห์ Na₂CO₃/ตะกรันคาร์ไบด์คอมโพสิตเฟสเปลี่ยนวัสดุกักเก็บความร้อน สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการรีไซเคิลทรัพยากรขนาดใหญ่ของตะกรันคาร์ไบด์ และบรรลุการเตรียมวัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตที่มีคาร์บอนต่ำและต้นทุนต่ำ
02วัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมสามารถเตรียมได้ด้วยเศษส่วนมวลของตะกรันคาร์ไบด์ 52.5% และวัสดุเปลี่ยนเฟส 47.5% (Na₂CO₃) วัสดุไม่มีการเสียรูปหรือรั่วไหล โดยมีความหนาแน่นในการกักเก็บความร้อนสูงถึง 993 J/g ในช่วงอุณหภูมิ 100-900°C กำลังรับแรงอัด 22.02 MPa และค่าการนำความร้อน 0.62 W/(m•K ). หลังจากการทำความร้อน/ความเย็น 100 รอบ ประสิทธิภาพการเก็บความร้อนของตัวอย่าง NC5 ยังคงมีเสถียรภาพ
03ความหนาของชั้นฟิล์มวัสดุเปลี่ยนเฟสระหว่างอนุภาคนั่งร้านจะกำหนดแรงปฏิกิริยาระหว่างอนุภาควัสดุนั่งร้านและกำลังอัดของวัสดุเก็บความร้อนเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต วัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตที่เตรียมด้วยเศษส่วนมวลที่เหมาะสมที่สุดของวัสดุเปลี่ยนเฟสจะแสดงคุณสมบัติเชิงกลที่ดีที่สุด
04การนำความร้อนของอนุภาควัสดุนั่งร้านเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของวัสดุกักเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต การแทรกซึมและการดูดซับของวัสดุเปลี่ยนเฟสในโครงสร้างรูพรุนของอนุภาควัสดุนั่งร้านช่วยปรับปรุงการนำความร้อนของอนุภาควัสดุนั่งร้าน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของวัสดุเก็บความร้อนที่เปลี่ยนเฟสคอมโพสิต
เวลาโพสต์: 12 ส.ค.-2024