Tecnologia de armazenamento de calor com mudança de fase compostaevita muitas desvantagens das técnicas de armazenamento de calor sensível e de armazenamento de calor por mudança de fase, combinando ambos os métodos. Esta tecnologia tornou-se um hotspot de pesquisa nos últimos anos, tanto nacional como internacionalmente. No entanto, os materiais de andaime tradicionais utilizados nesta tecnologia são tipicamente minerais naturais ou seus produtos secundários. A extracção ou processamento em grande escala destes materiais pode danificar o ecossistema local e consumir quantidades significativas de energia fóssil. Para mitigar esses impactos ambientais, os resíduos sólidos podem ser usados para produzir materiais compósitos de armazenamento de calor com mudança de fase.
A escória de metal duro, um resíduo sólido industrial gerado durante a produção de acetileno e cloreto de polivinila, ultrapassa 50 milhões de toneladas anualmente na China. A aplicação atual de escória de metal duro na indústria de cimento atingiu a saturação, levando à acumulação ao ar livre em grande escala, aterros e despejo nos oceanos, o que danifica gravemente o ecossistema local. Há uma necessidade urgente de explorar novos métodos de utilização de recursos.
Para abordar o consumo em larga escala de resíduos industriais de escória de metal duro e preparar materiais compostos de armazenamento de calor com mudança de fase de baixo carbono e baixo custo, pesquisadores da Universidade de Engenharia Civil e Arquitetura de Pequim propuseram o uso de escória de metal duro como material de andaime. Eles empregaram um método de sinterização por prensagem a frio para preparar materiais compostos de armazenamento de calor de mudança de fase de Na₂CO₃/escória de carboneto, seguindo as etapas mostradas na figura. Foram preparadas sete amostras de materiais compósitos de mudança de fase com diferentes proporções (NC5-NC7). Considerando a deformação geral, o vazamento superficial de sal fundido e a densidade de armazenamento de calor, embora a densidade de armazenamento de calor da amostra NC4 tenha sido a mais alta entre os três materiais compósitos, ela apresentou leve deformação e vazamento. Portanto, a amostra NC5 foi determinada como tendo a proporção de massa ideal para o material compósito de armazenamento de calor de mudança de fase. A equipe analisou posteriormente a morfologia macroscópica, desempenho de armazenamento de calor, propriedades mecânicas, morfologia microscópica, estabilidade cíclica e compatibilidade de componentes do material composto de armazenamento de calor de mudança de fase, produzindo as seguintes conclusões:
01A compatibilidade entre a escória de metal duro e o Na₂CO₃ é boa, permitindo que a escória de metal duro substitua os materiais de andaime naturais tradicionais na síntese de materiais de armazenamento de calor de mudança de fase composta de Na₂CO₃/escória de metal duro. Isso facilita a reciclagem de recursos em larga escala de escória de metal duro e alcança a preparação de baixo carbono e baixo custo de materiais compósitos de armazenamento de calor com mudança de fase.
02Um material compósito de armazenamento de calor de mudança de fase com excelente desempenho pode ser preparado com uma fração de massa de 52,5% de escória de metal duro e 47,5% de material de mudança de fase (Na₂CO₃). O material não apresenta deformação ou vazamento, com densidade de armazenamento de calor de até 993 J/g na faixa de temperatura de 100-900°C, resistência à compressão de 22,02 MPa e condutividade térmica de 0,62 W/(m•K ). Após 100 ciclos de aquecimento/resfriamento, o desempenho do armazenamento de calor da amostra NC5 permaneceu estável.
03A espessura da camada de filme do material de mudança de fase entre as partículas do andaime determina a força de interação entre as partículas do material do andaime e a resistência à compressão do material compósito de armazenamento de calor de mudança de fase. O material compósito de armazenamento de calor de mudança de fase preparado com a fração de massa ideal do material de mudança de fase exibe as melhores propriedades mecânicas.
04A condutividade térmica das partículas do material do andaime é o principal fator que afeta o desempenho da transferência de calor dos materiais compósitos de armazenamento de calor com mudança de fase. A infiltração e adsorção de materiais de mudança de fase na estrutura de poros das partículas de material de andaime melhoram a condutividade térmica das partículas de material de andaime, aumentando assim o desempenho de transferência de calor do material composto de armazenamento de calor de mudança de fase.
Horário da postagem: 12 de agosto de 2024