تكنولوجيا تخزين الحرارة لتغيير الطور المركبيتجنب العديد من عيوب تخزين الحرارة المعقول وتقنيات تخزين الحرارة بتغير الطور من خلال الجمع بين كلا الطريقتين. أصبحت هذه التكنولوجيا نقطة ساخنة للأبحاث في السنوات الأخيرة، على الصعيدين المحلي والدولي. ومع ذلك، فإن مواد السقالات التقليدية المستخدمة في هذه التكنولوجيا هي عادة معادن طبيعية أو منتجاتها الثانوية. يمكن أن يؤدي استخراج هذه المواد أو معالجتها على نطاق واسع إلى الإضرار بالنظام البيئي المحلي واستهلاك كميات كبيرة من الطاقة الأحفورية. وللتخفيف من هذه الآثار البيئية، يمكن استخدام النفايات الصلبة لإنتاج مواد تخزين حرارية متغيرة الطور.
خبث الكربيد، وهو عبارة عن نفايات صناعية صلبة تتولد أثناء إنتاج الأسيتيلين وكلوريد البوليفينيل، يتجاوز 50 مليون طن سنويا في الصين. لقد وصل التطبيق الحالي لخبث الكربيد في صناعة الأسمنت إلى حد التشبع، مما أدى إلى تراكم واسع النطاق في الهواء الطلق، ومدافن النفايات، وإلقاء النفايات في المحيطات، مما يلحق أضرارًا جسيمة بالنظام البيئي المحلي. هناك حاجة ملحة لاستكشاف طرق جديدة لاستخدام الموارد.
لمعالجة الاستهلاك على نطاق واسع من خبث كربيد النفايات الصناعية ولتحضير مواد تخزين حرارة متغيرة الطور منخفضة الكربون ومنخفضة التكلفة، اقترح باحثون من جامعة بكين للهندسة المدنية والهندسة المعمارية استخدام خبث كربيد كمادة للسقالة. لقد استخدموا طريقة تلبيد بالضغط البارد لتحضير مواد تخزين الحرارة المتغيرة الطور لخبث الكربيد Na₂CO₃، باتباع الخطوات الموضحة في الشكل. تم تحضير سبع عينات من مواد تغير الطور المركبة بنسب مختلفة (NC5-NC7). بالنظر إلى التشوه العام وتسرب الملح المنصهر السطحي وكثافة تخزين الحرارة، على الرغم من أن كثافة تخزين الحرارة للعينة NC4 كانت الأعلى بين المواد المركبة الثلاثة، إلا أنها أظهرت تشوهًا وتسربًا طفيفًا. ولذلك، تم تحديد عينة NC5 للحصول على نسبة الكتلة المثلى لمواد تخزين الحرارة المتغيرة في الطور المركب. قام الفريق بعد ذلك بتحليل الشكل العياني، وأداء تخزين الحرارة، والخواص الميكانيكية، والتشكل المجهري، والاستقرار الدوري، وتوافق مكونات مادة تخزين الحرارة المتغيرة في الطور المركب، مما أدى إلى الاستنتاجات التالية:
01يعد التوافق بين خبث الكربيد و Na₂CO₃ جيدًا، مما يسمح لخبث الكربيد باستبدال مواد السقالات الطبيعية التقليدية في تصنيع مواد تخزين الحرارة ذات الطور المركب لخبث الكربيد. وهذا يسهل إعادة تدوير خبث الكربيد على نطاق واسع ويحقق تحضيرًا منخفض الكربون ومنخفض التكلفة لمواد تخزين الحرارة المركبة ذات تغير الطور.
02يمكن تحضير مادة تخزين حرارة متغيرة الطور مركبة ذات أداء ممتاز بجزء كتلة من 52.5% خبث كربيد و47.5% مادة متغيرة الطور (Na₂CO₃). لا تظهر المادة أي تشوه أو تسرب، مع كثافة تخزين حرارة تصل إلى 993 جول/جم في نطاق درجة حرارة 100-900 درجة مئوية، وقوة ضغط تبلغ 22.02 ميجاباسكال، وموصلية حرارية تبلغ 0.62 وات/(م•ك). ). وبعد 100 دورة تسخين/تبريد، ظل أداء تخزين الحرارة للعينة NC5 مستقرًا.
03يحدد سمك طبقة فيلم مادة تغيير الطور بين جزيئات السقالة قوة التفاعل بين جزيئات مادة السقالة وقوة الضغط لمواد تخزين الحرارة المتغيرة في الطور المركب. تُظهر مادة تخزين حرارة تغير الطور المركبة المحضرة بجزء الكتلة الأمثل من مادة تغيير الطور أفضل الخواص الميكانيكية.
04تعتبر الموصلية الحرارية لجزيئات مادة السقالة هي العامل الأساسي الذي يؤثر على أداء نقل الحرارة لمواد تخزين الحرارة ذات تغير الطور المركب. يعمل تسلل وامتزاز المواد المتغيرة الطور في البنية المسامية لجزيئات مادة السقالة على تحسين التوصيل الحراري لجزيئات مادة السقالة، وبالتالي تعزيز أداء نقل الحرارة لمواد تخزين الحرارة المتغيرة في الطور المركب.
وقت النشر: 12 أغسطس 2024