Công nghệ lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợptránh được nhiều nhược điểm của kỹ thuật lưu trữ nhiệt hợp lý và kỹ thuật lưu trữ nhiệt thay đổi pha bằng cách kết hợp cả hai phương pháp. Công nghệ này đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong những năm gần đây, cả trong nước và quốc tế. Tuy nhiên, vật liệu giàn giáo truyền thống được sử dụng trong công nghệ này thường là khoáng chất tự nhiên hoặc các sản phẩm thứ cấp của chúng. Khai thác hoặc xử lý quy mô lớn các vật liệu này có thể làm hỏng hệ sinh thái địa phương và tiêu thụ một lượng đáng kể năng lượng hóa thạch. Để giảm thiểu những tác động môi trường này, chất thải rắn có thể được sử dụng để sản xuất vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợp.
Xỉ cacbua, một chất thải rắn công nghiệp được tạo ra trong quá trình sản xuất axetylen và polyvinyl clorua, vượt quá 50 triệu tấn mỗi năm ở Trung Quốc. Việc ứng dụng xỉ cacbua hiện nay trong ngành xi măng đã đạt đến mức bão hòa, dẫn đến tích tụ ngoài trời, chôn lấp và thải ra biển trên quy mô lớn, gây thiệt hại nghiêm trọng cho hệ sinh thái địa phương. Có một nhu cầu cấp thiết là khám phá các phương pháp mới để sử dụng tài nguyên.
Để giải quyết việc tiêu thụ xỉ cacbua thải công nghiệp trên quy mô lớn và chuẩn bị vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha hỗn hợp có hàm lượng carbon thấp, chi phí thấp, các nhà nghiên cứu từ Đại học Xây dựng và Kiến trúc Bắc Kinh đã đề xuất sử dụng xỉ cacbua làm vật liệu giàn giáo. Họ đã sử dụng phương pháp thiêu kết ép lạnh để chuẩn bị vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha hỗn hợp xỉ Na₂CO₃/cacbua, theo các bước được hiển thị trong hình. Bảy mẫu vật liệu thay đổi pha tổng hợp với các tỷ lệ khác nhau (NC5-NC7) đã được chuẩn bị. Xem xét biến dạng tổng thể, rò rỉ muối nóng chảy bề mặt và mật độ tích nhiệt, mặc dù mật độ lưu nhiệt của mẫu NC4 là cao nhất trong ba vật liệu composite nhưng nó cho thấy biến dạng và rò rỉ nhẹ. Vì vậy, mẫu NC5 được xác định có tỷ lệ khối lượng tối ưu cho vật liệu lưu trữ nhiệt chuyển pha hỗn hợp. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phân tích hình thái vĩ mô, hiệu suất lưu trữ nhiệt, tính chất cơ học, hình thái vi mô, độ ổn định theo chu kỳ và khả năng tương thích thành phần của vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợp, đưa ra kết luận sau:
01Khả năng tương thích giữa xỉ cacbua và Na₂CO₃ là tốt, cho phép xỉ cacbua thay thế vật liệu giàn giáo tự nhiên truyền thống trong việc tổng hợp vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha hỗn hợp Na₂CO₃/cacbua. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái chế tài nguyên xỉ cacbua trên quy mô lớn và đạt được việc chuẩn bị vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha hỗn hợp với chi phí thấp, carbon thấp.
02Vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợp có hiệu suất tuyệt vời có thể được điều chế với phần khối lượng gồm xỉ cacbua 52,5% và vật liệu thay đổi pha 47,5% (Na₂CO₃). Vật liệu không bị biến dạng hoặc rò rỉ, có mật độ lưu trữ nhiệt lên tới 993 J/g trong khoảng nhiệt độ 100-900°C, cường độ nén 22,02 MPa và độ dẫn nhiệt 0,62 W/(m^K ). Sau 100 chu kỳ làm nóng/làm mát, hiệu suất lưu nhiệt của mẫu NC5 vẫn ổn định.
03Độ dày của lớp màng vật liệu thay đổi pha giữa các hạt giàn giáo xác định lực tương tác giữa các hạt vật liệu giàn giáo và cường độ nén của vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợp. Vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợp được chuẩn bị với phần khối lượng tối ưu của vật liệu thay đổi pha thể hiện các tính chất cơ học tốt nhất.
04Độ dẫn nhiệt của các hạt vật liệu giàn giáo là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt của vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha hỗn hợp. Sự xâm nhập và hấp phụ của vật liệu thay đổi pha trong cấu trúc lỗ rỗng của các hạt vật liệu giàn giáo cải thiện tính dẫn nhiệt của các hạt vật liệu giàn giáo, từ đó nâng cao hiệu suất truyền nhiệt của vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha tổng hợp.
Thời gian đăng: 12-08-2024