华电技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (7): 62-67.doi: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.07.010

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低成本兰炭灰骨架定型相变储热材料的制备及性能研究

熊亚选1(), 药晨华1(), 宋超宇1(), 王辉祥1(), 胡子亮1(), 丁玉龙2   

  1. 1.北京建筑大学 供热供燃气通风及空调工程北京市重点实验室,北京 100044
    2.英国伯明翰大学 伯明翰储能中心,伯明翰 B152TT,英国
  • 收稿日期:2021-04-26 修回日期:2021-06-30 出版日期:2021-07-25 发布日期:2021-07-27
  • 作者简介:熊亚选(1977—),男,河南原阳人,教授,博士,从事高温熔盐储热方面的研究(E-mail: xiongyaxuan@bucea.edu.cn)。
    药晨华(1997—),男,山西临汾人,在读硕士研究生,从事固体储热方面的研究(E-mail: ych1261072340@163.com)。
    宋超宇(1998—),女,山西长治人,在读硕士研究生,从事固体储热方面的研究(E-mail: 1807931498@qq.com)。
    王辉祥(1997—),男,河南郑州人,在读硕士研究生,从事固体储热方面的研究(E-mail: whx754137921@163.com)。
    胡子亮(1997—),男,河北石家庄人,在读硕士研究生,从事固体储热方面的研究(E-mail: 872971547@qq.com)。
    丁玉龙(1962—),男,江苏海安人,教授,英国皇家工程院院士,博士,从事储能方面的研究。
  • 基金资助:
    北京市教委科研项目(KM201910016011)

Preparation and properties of low-cost phase-change heat storage materials based on semi-coke ash

XIONG Yaxuan1(), YAO Chenhua1(), SONG Chaoyu1(), WANG Huixiang1(), HU Ziliang1(), DING Yulong2   

  1. 1. Key Laboratory of HVAC,Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100044,China
    2. Birmingham Center for Energy Storage,University of Birmingham,Birmingham B152TT,UK
  • Received:2021-04-26 Revised:2021-06-30 Online:2021-07-25 Published:2021-07-27

摘要:

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/(m∙K),在100~900 ℃时储热密度达1 101.14kJ/kg。

关键词: 固体废弃物, 骨架材料, 定型相变材料, 碳中和, 兰炭, 储能, 储热, 可再生能源

Abstract:

To promote the large-scale consumption of industrial solid wastes and avoid damage on environment brought by the accumulation of semi-coke ash,we proposed an innovative semi-coke ash/Na2CO3 shaped phase-change heat storage material which is prepared by cold compression-hot sintering(CCHS)method.Taking laser flash analyzer(LFA),thermo-gravimetric and differential scanning calorimetry(TG-DSC)and X-ray diffraction(XRD),the thermal conductivity,thermal storage and chemical compatibility of the shaped phase-change heat storage material were characterized.The results show that the best properties of the composite can be obtained when the mass ratio of semi-coke ash to Na2CO3 is 52.5∶47.5.Under this ratio,the composite's thermal conductivity is up to 0.41 W/(m∙K) between 100 and 800 ℃,and its energy storage density is up to 1 101.14 kJ/kg between 100 and 900 ℃.

Key words: solid waste, framework material, shaped phase-change composite, carbon neutrality, semi-coke, energy storage, heat storage, renewable energy

中图分类号: