„Chengdu Ice King Brand“ möchte die neuesten Fortschritte in der Forschung zur Wärmespeichertechnologie verstehen.

Verbundphasenwechsel-Wärmespeichertechnologievermeidet viele Nachteile der sensiblen Wärmespeicherung und der Phasenwechsel-Wärmespeicherung durch die Kombination beider Methoden. Diese Technologie hat sich in den letzten Jahren sowohl im In- als auch im Ausland zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt. Allerdings handelt es sich bei den herkömmlichen Gerüstmaterialien, die bei dieser Technologie verwendet werden, typischerweise um natürliche Mineralien oder deren Folgeprodukte. Eine großflächige Gewinnung oder Verarbeitung dieser Materialien kann das lokale Ökosystem schädigen und erhebliche Mengen fossiler Energie verbrauchen. Um diese Umweltauswirkungen zu mildern, können feste Abfälle zur Herstellung von Phasenwechsel-Wärmespeicherverbundmaterialien verwendet werden.
In China fallen jährlich mehr als 50 Millionen Tonnen Karbidschlacke an, ein industrieller Feststoffabfall, der bei der Produktion von Acetylen und Polyvinylchlorid entsteht. Die derzeitige Verwendung von Karbidschlacke in der Zementindustrie hat ihre Sättigung erreicht, was zu einer großflächigen Ansammlung im Freien, zur Deponierung und zur Verklappung im Meer führt, was das lokale Ökosystem schwer schädigt. Es besteht ein dringender Bedarf, neue Methoden zur Ressourcennutzung zu erforschen.
Um den großen Verbrauch von Industrieabfall-Karbidschlacke zu bewältigen und kohlenstoffarme, kostengünstige Verbundmaterialien zur Phasenwechsel-Wärmespeicherung herzustellen, schlugen Forscher der Universität für Bauingenieurwesen und Architektur in Peking die Verwendung von Karbidschlacke als Gerüstmaterial vor. Zur Herstellung von Phasenwechsel-Wärmespeichermaterialien aus Na₂CO₃ und Karbidschlacke verwendeten sie ein Kaltpress-Sinterverfahren und folgten dabei den in der Abbildung dargestellten Schritten. Es wurden sieben zusammengesetzte Phasenwechselmaterialproben mit unterschiedlichen Verhältnissen (NC5–NC7) hergestellt. Unter Berücksichtigung der Gesamtverformung, des Austretens geschmolzenen Salzes an der Oberfläche und der Wärmespeicherdichte war die Wärmespeicherdichte der Probe NC4 zwar die höchste unter den drei Verbundwerkstoffen, es zeigte sich jedoch eine leichte Verformung und Undichtigkeit. Daher wurde festgestellt, dass Probe NC5 das optimale Massenverhältnis für das zusammengesetzte Phasenwechsel-Wärmespeichermaterial aufweist. Anschließend analysierte das Team die makroskopische Morphologie, die Wärmespeicherleistung, die mechanischen Eigenschaften, die mikroskopische Morphologie, die zyklische Stabilität und die Komponentenkompatibilität des zusammengesetzten Phasenwechsel-Wärmespeichermaterials und kam zu den folgenden Schlussfolgerungen:
01Die Kompatibilität zwischen Karbidschlacke und Na₂CO₃ ist gut, so dass Karbidschlacke herkömmliche natürliche Gerüstmaterialien bei der Synthese von Phasenwechsel-Wärmespeichermaterialien aus Na₂CO₃/Karbidschlacke-Verbundmaterial ersetzen kann. Dies erleichtert das groß angelegte Ressourcenrecycling von Karbidschlacken und ermöglicht die kohlenstoffarme und kostengünstige Herstellung von Verbundmaterialien zur Phasenwechselwärmespeicherung.
02Ein zusammengesetztes Phasenwechsel-Wärmespeichermaterial mit hervorragender Leistung kann mit einem Massenanteil von 52,5 % Karbidschlacke und 47,5 % Phasenwechselmaterial (Na₂CO₃) hergestellt werden. Das Material weist keine Verformung oder Leckage auf, mit einer Wärmespeicherdichte von bis zu 993 J/g im Temperaturbereich von 100–900 °C, einer Druckfestigkeit von 22,02 MPa und einer Wärmeleitfähigkeit von 0,62 W/(m·K). ). Nach 100 Heiz-/Kühlzyklen blieb die Wärmespeicherleistung der Probe NC5 stabil.
03Die Dicke der Phasenwechselmaterial-Filmschicht zwischen den Gerüstpartikeln bestimmt die Wechselwirkungskraft zwischen den Gerüstmaterialpartikeln und die Druckfestigkeit des zusammengesetzten Phasenwechsel-Wärmespeichermaterials. Das mit dem optimalen Massenanteil an Phasenwechselmaterial hergestellte Verbund-Phasenwechsel-Wärmespeichermaterial weist die besten mechanischen Eigenschaften auf.
04Die Wärmeleitfähigkeit von Gerüstmaterialpartikeln ist der Hauptfaktor, der die Wärmeübertragungsleistung von Verbundmaterialien zur Phasenwechselwärmespeicherung beeinflusst. Die Infiltration und Adsorption von Phasenwechselmaterialien in der Porenstruktur von Gerüstmaterialpartikeln verbessert die Wärmeleitfähigkeit von Gerüstmaterialpartikeln und steigert dadurch die Wärmeübertragungsleistung des zusammengesetzten Phasenwechsel-Wärmespeichermaterials.