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複合相変化蓄熱技術顕熱貯蔵技術と相変化熱貯蔵技術の多くの欠点を、両方の方法を組み合わせることで回避します。この技術は近年、国内外で研究のホットスポットとなっています。ただし、この技術で使用される従来の足場材料は、通常、天然鉱物またはその二次生成物です。これらの物質の大規模な抽出または加工は、地元の生態系にダメージを与え、大量の化石エネルギーを消費する可能性があります。これらの環境への影響を軽減するために、固形廃棄物を使用して複合相変化蓄熱材料を製造することができます。
アセチレンやポリ塩化ビニルの製造時に発生する産業固形廃棄物である超硬スラグは、中国で年間5,000万トンを超えています。現在のセメント産業における炭化物スラグの利用は飽和状態に達しており、大規模な野外集積、埋め立て、海洋投棄が行われ、地域の生態系に深刻なダメージを与えています。資源を活用するための新しい方法を早急に模索する必要があります。
産業廃棄物炭化物スラグの大量消費に対処し、低炭素で低コストの複合相変化蓄熱材料を調製するために、北京土木建築大学の研究者らは足場材料として超硬スラグを使用することを提案した。彼らは、コールドプレス焼結法を採用して、図に示す手順に従って、Na2CO3/炭化物スラグ複合相変化蓄熱材を調製しました。異なる比率の 7 つの複合相変化材料サンプル (NC5 ～ NC7) を準備しました。全体の変形、表面溶融塩の漏れ、蓄熱密度を考慮すると、サンプルNC4は3つの複合材料の中で最も蓄熱密度が高いものの、わずかな変形と漏れが見られました。したがって、サンプルNC5は複合相変化蓄熱材として最適な質量比を有すると判断された。その後、チームは複合相変化蓄熱材料の巨視的形態、蓄熱性能、機械的特性、微視的形態、サイクル安定性、および成分の適合性を分析し、次の結論を得ました。
01炭化物スラグとNa₂CO₃の相変化性は良好で、Na₂CO₃/炭化物スラグ複合相変化蓄熱材を合成する際に炭化物スラグを従来の天然足場材に置き換えることができます。これにより、炭化物スラグの大規模な資源リサイクルが容易になり、低炭素かつ低コストの複合相変化蓄熱材の作製が可能となります。
02優れた性能を備えた複合相変化蓄熱材料は、質量分率 52.5% の炭化物スラグと 47.5% の相変化材料 (Na2CO3) で調製できます。この材料は変形や漏れがなく、100～900℃の温度範囲で蓄熱密度が993J/g、圧縮強度が22.02MPa、熱伝導率が0.62W/(m・K)です。 ）。 100 回の加熱/冷却サイクルの後、サンプル NC5 の蓄熱性能は安定したままでした。
03足場粒子間の相変化材料フィルム層の厚さは、足場材料粒子間の相互作用力と複合相変化蓄熱材料の圧縮強度を決定する。相変化材料の最適な質量分率で調製された複合相変化蓄熱材料は、最高の機械的特性を示します。
04足場材料粒子の熱伝導率は、複合相変化蓄熱材料の熱伝達性能に影響を与える主な要因です。足場材粒子の細孔構造への相変化材料の浸透および吸着により、足場材粒子の熱伝導率が向上し、それによって複合相変化蓄熱材の伝熱性能が向上する。