废旧混凝土基定型相变储热材料的储热研究

热能存储(TES)技术中的骨架材料需要采集或合成,对环境造成破坏,为早日实现碳中和、碳达峰目标,同时规模化消纳城市固体废弃物,避免废旧混凝土大量堆积,以废旧混凝土为骨架材料制备定型相变储热材料。利用X射线衍射法(XRD)分析定型相变储热材料的化学相容性,扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)和激光闪射法表征定型相变储热材料的微观结构、导热性能、储热性能。试验结果显示,定型相变储热材料中的硝酸盐质量分数为50%时成型效果最佳且具有良好化学相容性,其潜热为31 kJ/kg;在100~400℃范围内,储热密度为505.90 kJ/kg;导热系数为0.12 W/(m·K)。综上可得出废弃混凝土作为骨架材料是可行的。

低成本兰炭灰骨架定型相变储热材料的制备及性能研究

在碳中和背景下,为促进工业固体废弃物的规模化消纳,避免兰炭灰大量堆积对环境造成破坏,创新性提出兰炭灰/碳酸钠定型相变储热材料,通过冷压缩-热烧结法制备兰炭灰基定型相变储热材料,为构建以新能源为主体的电力系统提供可能的储能技术路径。采用激光导热分析法(LFA)、热重及差示扫描量热法(TG-DSC)和X射线衍射法(XRD)对定型相变储热材料的导热性能、储热性能及化学相容性进行表征。结果表明,兰炭灰与碳酸钠的质量比为52.5∶47.5时,复合材料各方面的性能最佳,其导热系数在100~800℃内最高可达0.41 W/(m·K),在100~900℃时储热密度达1 101.14 kJ/kg。

电石渣骨架定型相变材料储热性能研究

电石渣是生产乙炔过程中伴生的工业固体废弃物,大量堆积污染环境。在碳中和背景下,为资源化利用固体废弃物,以电石渣为骨架材料,NaNO_(3)为相变材料,采用冷压缩-热烧结法制备电石渣基复合相变储热材料。采用X射线衍射法(XRD)、热重‑差示扫描量热法(TG‑DSC)和激光导热分析法(LFA)对该材料进行了表征和分析。结果表明,该复合材料具备良好的化学相容性,NaNO_(3)和电石渣质量比为5∶5时,各种热物理性能最好,为最佳比例。该比例下复合材料的导热系数最大为0.18 W/(m∙K),50~500℃内的储热密度为457.2 J/g,具备良好的储热性能。

Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能

为循环利用工业固体废弃物,降低储热系统成本,以工业固废电石渣替代传统骨架材料,采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料,利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明,电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料;电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳,储热密度在100~900℃内达到993 J/g,抗压强度达到22.02 MPa,最高导热系数为0.62 W/(m·K);样品NC5中不同组分均匀分布,组分间具有良好的兼容性;样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能,可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。

CO_(2)和CO对钯膜氢渗透的抑制作用研究

富氢气体的钯膜分离纯化过程中,杂质CO_(2)、CO_(2)对氢渗透的抑制作用导致了氢通量和分离效率降低。因此,区分并量化CO_(2)、CO_(2)抑制作用中的浓差极化及竞争吸附作用,是保障钯膜高效纯化氢气的关键。使用Caravella模型分析了CO_(2)、CO_(2)的浓差极化、竞争吸附及两者的综合抑制作用;在CO_(2)、CO_(2)浓度(体积分数,下同)分别为5%~25%、1%~5%,纯化温度为320~420℃下,考察了浓差极化作用系数(CPC)、竞争吸附作用系数(IC)及综合抑制作用系数(PRC)的演变规律;确定了综合抑制作用的主导因素。结果表明,随着CO_(2)、CO_(2)浓度的增加,抑制作用均增强。纯化温度增加时,CO_(2)的IC在CO_(2)浓度仅为15%~25%时减小,而CO_(2)的IC在CO_(2)浓度为1%~5%时均减小,这是由于CO_(2)在钯上吸附作用更强。CO_(2)、CO_(2)的综合抑制作用分别以浓差极化作用、竞争吸附作用为主导。