Preparación de materiales compuestos de almacenamiento de energía de cambio de fase de espuma de melamina carbonizada/solución acuosa de cloruro de sodio y estudio de las características de almacenamiento y subenfriamiento

Wang Tieying ,  

Su Yuanxiang ,  

Liu Songsong ,  

Liu Shengchun ,  

Wang Haozhe ,  

摘要

Para resolver el problema de baja densidad de almacenamiento de energía y alto subenfriamiento de los materiales de almacenamiento de energía de cambio de fase tradicionales basados en solución acuosa de cloruro de sodio (NaCl), y ampliar las perspectivas de aplicación de estos en el campo del almacenamiento en frío, este trabajo utiliza espuma de melamina carbonizada (CMS) y solución acuosa de NaCl para preparar materiales compuestos de almacenamiento de energía de cambio de fase. Se realizaron tratamientos de sinterización de la espuma de melamina (MS) a diferentes temperaturas y tiempos en aire, preparando 15 muestras de CMS. Se emplearon métodos de caracterización relevantes para estudiar sistemáticamente su estructura micro, propiedades térmicas, mecánicas y la humectabilidad superficial. Además, se estudió la característica de cambio de fase de soluciones acuosas de NaCl con diferentes fracciones en masa, y se combinó el CMS preparado con el mejor proceso con la solución de NaCl para analizar las variaciones en la densidad de almacenamiento y el subenfriamiento del material compuesto. Los resultados experimentales muestran que el CMS sinterizado a 400 ℃ durante 150 minutos mantiene una estructura porosa uniforme, con un coeficiente de conductividad térmica de 0.03941 W/(m·K), que representa un aumento del 36.7% en comparación con el MS original, y exhibe buena hidrofília, lo que permite una absorción eficaz de la solución de NaCl; aunque la alta porosidad ocasiona una ligera disminución en las propiedades mecánicas, aún cumple con los requisitos de uso para materiales compuestos de almacenamiento en frío. Las pruebas de cambio de fase indican que el calor latente disminuye con el aumento de la fracción en masa de la solución de NaCl, y el subenfriamiento muestra una tendencia de aumento inicial seguido de estabilización. En comparación con la solución acuosa pura de NaCl, el material compuesto preparado con CMS sinterizado a 400 ℃ por 150 minutos y solución de NaCl mejora la densidad de almacenamiento en un 6.3% a 15.3%, y reduce significativamente el subenfriamiento entre un 8.2% y 70.1%. Los resultados indican que el CMS puede mejorar eficazmente el rendimiento de almacenamiento de energía por cambio de fase de la solución de NaCl y suprimir el fenómeno de subenfriamiento, y que el material compuesto preparado tiene un buen potencial de aplicación, suministrando la base teórica y referencias técnicas para el diseño y fabricación de materiales de almacenamiento en frío eficientes.

关键词

espuma de melamina carbonizada; cloruro de sodio; materiales de cambio de fase; subenfriamiento; medio poroso

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