兰炭灰固碳对复合相变储热材料性能的影响

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作者 熊亚选 尹心成 +4 位作者 药晨华 任静 吴玉庭 张灿灿 丁玉龙 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期62-72,共11页

为推动“双碳”战略,促进工业固废兰炭灰的低成本消纳,开发新型绿色低碳复合材料,提出在已有的兰炭灰/硝酸钠复合相变储热材料基础上,利用兰炭灰进行碳捕捉。对固碳前、后兰炭灰及复合相变储热材料的性能进行研究。结果表明:兰炭灰碳捕... 为推动“双碳”战略,促进工业固废兰炭灰的低成本消纳,开发新型绿色低碳复合材料,提出在已有的兰炭灰/硝酸钠复合相变储热材料基础上,利用兰炭灰进行碳捕捉。对固碳前、后兰炭灰及复合相变储热材料的性能进行研究。结果表明:兰炭灰碳捕集的最佳条件为气体组分20%CO_(2)/80%N_(2)、通气时间40 min、加热温度650℃;在最佳实验条件下,兰炭灰的固碳率达到29.27%,所制得的复合相变储热材料固碳兰炭灰/NaNO_(3)的最佳质量比为5:5,在100~380℃储热密度达到288.65 J/g,拥有更好的机械性能、热稳定性及化学相容性。固碳兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料具有较好的可行性,为工业固废兰炭灰的资源化利用和碳排放处理提供了新的途径。 展开更多

关键词 固体废弃物 骨架材料 复合材料 储热性能 力学性能

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污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料制备及性能

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作者 熊亚选 尹心成 +4 位作者 宋超宇 任静 张灿灿 吴玉庭 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3357-3368,共12页

未妥善处理的市政污泥会导致部分的生态环境受到不可逆的影响,通过焚烧处理可有效缓解所带来的危害。但污泥焚烧炉渣中又存在难以固定的重金属。为有效解决重金属的固定问题,同时制备低成本、环境友好的复合相变储热材料,提出以市政污... 未妥善处理的市政污泥会导致部分的生态环境受到不可逆的影响,通过焚烧处理可有效缓解所带来的危害。但污泥焚烧炉渣中又存在难以固定的重金属。为有效解决重金属的固定问题,同时制备低成本、环境友好的复合相变储热材料,提出以市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料,硝酸钾为相变储热材料,采用冷压-烧结法制备5种不同质量比的污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料,并对其宏观形貌、微观形貌、抗压性能、热稳定性、化学相容性、传热储热性能、经济性及CO_(2)排放量进行表征和分析。结果表明,在100~380℃范围内,污泥焚烧炉渣与硝酸钾的最佳质量比为5∶5(样品SC3),储热密度为322.45 J/g,潜热为41.75 J/g,最大热导率为1.04 W/(m·K);抗压强度达到153.78 MPa;两者间具有良好的化学相容性,且在样品SC3中均匀分布;经1000次加热/冷却循环后的样品SC3具有良好的高温热稳定性;储热成本为63.06元/MJ;总CO_(2)排放量为1083.53 kg/t,低于传统骨架材料基复合相变储热材料的总CO_(2)排放量,有较好的环境效益,具有较好的可行性。 展开更多

关键词 市政污泥 骨架材料 储热 热稳定性 化学相容性

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碳捕捉对废弃混凝土复合相变储热材料性能的影响 被引量：6

3

作者 田曦 熊亚选 +5 位作者 任静 赵彦琦 晋世豪 李烁 杨洋 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3709-3719,共11页

为充分资源化利用废弃混凝土,捕捉和储存CO_(2),本工作利用废弃混凝土进行碳捕捉,分别采用经固碳和未固碳废弃混凝土为骨架材料,硝酸钠为相变材料,制备出了7种不同质量配比的复合相变储热材料。研究结果表明,废弃混凝土在最佳实验工况... 为充分资源化利用废弃混凝土,捕捉和储存CO_(2),本工作利用废弃混凝土进行碳捕捉,分别采用经固碳和未固碳废弃混凝土为骨架材料,硝酸钠为相变材料,制备出了7种不同质量配比的复合相变储热材料。研究结果表明,废弃混凝土在最佳实验工况下固碳效率高达24.7%;在添加相同质量分数的相变材料情况下,固碳复合相变储热材料的熔化潜热高于未固碳复合相变储热材料;样品SS2的抗压强度高达121.54 MPa,固碳废弃混凝土及其复合相变储热材料的抗压强度均有较大提升,最高热导率[0.648 W/(m·K)]低于未固碳样品[0.884 W/(m·K)];固碳前后的废弃混凝土骨架材料均与相变材料颗粒结合致密,材料各组分间的化学相容性较好。 展开更多

关键词 废弃混凝土 固碳 骨架材料 复合相变储热材料 储热

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碳捕捉对电石渣-钢渣复合相变储热材料性能的影响 被引量：2

4

作者 杨洋 熊亚选 +4 位作者 任静 赵彦琦 李烁 田曦 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3690-3698,共9页

为资源化利用工业固废,降低储热系统成本,选取电石渣和钢渣1∶1混合进行CO_(2)捕集和封存,将封存CO_(2)的电石渣-钢渣混合材料作为骨架材料制备7种不同配比的NaNO_(3)/固碳电石渣-钢渣复合相变储热材料。通过热重分析法探究电石渣-钢渣... 为资源化利用工业固废,降低储热系统成本,选取电石渣和钢渣1∶1混合进行CO_(2)捕集和封存,将封存CO_(2)的电石渣-钢渣混合材料作为骨架材料制备7种不同配比的NaNO_(3)/固碳电石渣-钢渣复合相变储热材料。通过热重分析法探究电石渣-钢渣混合材料的固碳性能,利用差示扫描量热法、高温热冲击法、X射线衍射法、电子显微法表征其储热性能、热循环稳定性、化学相容性和微观结构。结果表明,电石渣-钢渣混合材料的固碳率为24.48%;最佳热性能样品CC-SC4中NaNO_(3)、电石渣和钢渣的质量比为2∶1∶1,100~400℃工作温度内储热密度达到444.2 J/g,热导率为1.057 W/(m·K),各组分间具有良好的化学相容性;样品CC-SC4经历1440次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能。 展开更多

关键词 工业固废 骨架材料 复合相变储热材料 固碳 储热性能 热循环稳定性

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制备方法对纳米熔盐储热性能及形成机理的影响 被引量：3

5

作者 熊亚选 钱向瑶 +6 位作者 李烁 孙明远 王振宇 吴玉庭 徐鹏 丁玉龙 马重芳 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2857-2868,共12页

纳米材料能够改善高温熔盐的传热储热性能,提升大规模储热系统的储热和热交换效率,但目前仍未找到纳米熔盐的高效大规模制备方法。为优选纳米熔盐的高效大规模制备方法,以二元混合盐为基盐,采用高温熔融法和水溶液法分别制备纳米熔盐,... 纳米材料能够改善高温熔盐的传热储热性能,提升大规模储热系统的储热和热交换效率,但目前仍未找到纳米熔盐的高效大规模制备方法。为优选纳米熔盐的高效大规模制备方法,以二元混合盐为基盐,采用高温熔融法和水溶液法分别制备纳米熔盐,用差示扫描量热法、热重分析法和微观形貌分析法,研究制备方法对纳米熔盐显热和储热性能提升、微观结构的影响,探索纳米熔盐形成机理。结果表明,两种制备方法均在搅拌90 min时制备的纳米熔盐性能达到最优,且高温熔融法制备纳米熔盐的熔化潜热和比热容分别比水溶液法高2.6%和28.18%;两种方法制备纳米熔盐的熔点较小,但对纳米熔盐的微观形貌存在明显影响,云核的形成与结构影响着纳米熔盐的储热性能。相比水溶液法,高温熔融法工艺简单,过程能耗低,纳米熔盐储热性能更好,适用于纳米熔盐的大规模生产和工程应用。 展开更多

关键词 纳米熔盐 大规模生产 高温熔融法 水溶液法 云核 储热

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纳米流体稳定性研究综述 被引量：4

6

作者 熊亚选 宋超宇 +5 位作者 药晨华 王慧慧 王辉祥 胡子亮 吴玉庭 丁玉龙 《华电技术》 CAS 2021年第7期68-74,共7页

为实现碳中和、碳达峰目标,需要提高能源转化效率。纳米流体作为一种高效传热工质,在最近20多年受到广泛关注。然而纳米流体稳定性差,在诸多领域的应用中受到限制。为提高纳米流体稳定性,实现大规模应用,通过对关于提高纳米流体稳定性... 为实现碳中和、碳达峰目标,需要提高能源转化效率。纳米流体作为一种高效传热工质,在最近20多年受到广泛关注。然而纳米流体稳定性差,在诸多领域的应用中受到限制。为提高纳米流体稳定性,实现大规模应用,通过对关于提高纳米流体稳定性的文献进行汇总分析,提出可通过调节纳米流体的pH值来控制其离子浓度达到合适的值;添加表面活性剂提高纳米颗粒间的排斥力;利用超声技术可以将纳米颗粒团簇分解;利用混合纳米颗粒之间的分子力可以改善纳米流体的稳定性。这些方法有助于解决纳米流体在长期应用时存在的稳定性低的问题。 展开更多

关键词 纳米流体 储能 纳米熔盐 表面活性剂 超声振荡 碳中和

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废旧混凝土基定型相变储热材料的储热研究 被引量：6

7

作者 熊亚选 胡子亮 +3 位作者 王辉祥 药晨华 宋超宇 丁玉龙 《华电技术》 CAS 2021年第10期86-91,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 固体废弃物 废旧混凝土 骨架材料 X射线衍射法 差示扫描量热法 储热性能 碳中和 碳达峰

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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 被引量：3

8

作者 熊亚选 药晨华 +3 位作者 宋超宇 王辉祥 胡子亮 丁玉龙 《华电技术》 CAS 2021年第7期62-67,共6页

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... 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。 展开更多

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

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电石渣骨架定型相变材料储热性能研究 被引量：2

9

作者 熊亚选 王辉祥 +3 位作者 胡子亮 药晨华 宋超宇 丁玉龙 《综合智慧能源》 CAS 2022年第4期71-75,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 固体废弃物 电石渣 骨架材料 相变材料 热能储存 冷压缩-热烧结法 碳中和

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Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能 被引量：6

10

作者 王辉祥 熊亚选 +4 位作者 任静 药晨华 宋超宇 吴玉庭 丁玉龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3819-3827,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 工业固废 骨架材料 复合相变储热材料 储热性能 热循环稳定性

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污泥焚烧炉渣基定型复合相变储热材料的制备和性能 被引量：4

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作者 宋超宇 熊亚选 +4 位作者 张金花 金宇贺 药晨华 王辉祥 丁玉龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2279-2287,共9页

市政污泥的大量堆积或填埋会破坏局部生态环境,而焚烧可实现污泥的无害化处理,但污泥炉渣中的重金属难以有效固定。为有效固定污泥炉渣中的重金属,资源化利用污泥焚烧炉渣制备低成本复合相变储热材料,提出市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料... 市政污泥的大量堆积或填埋会破坏局部生态环境,而焚烧可实现污泥的无害化处理,但污泥炉渣中的重金属难以有效固定。为有效固定污泥炉渣中的重金属,资源化利用污泥焚烧炉渣制备低成本复合相变储热材料,提出市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料,硝酸钠为相变储热材料,采用冷压-烧结法制备了5种不同质量比的污泥焚烧炉渣基定型复合相变储热材料,并对其传热储热性能、微观形貌、抗压性能以及化学相容性进行研究。结果表明,在100~400℃范围内,焚烧炉渣与硝酸钠质量比为5∶5(样品SS3)时定型复合相变储热材料具有最佳的传热储热性能和良好的高温热稳定性,可实现对重金属的有效固定;炉渣组分与硝酸钠间具有良好的化学相容性,样品SS3的储热密度高达409.25 J/g,热导率最高达0.955 W/(m·K),抗压强度为139.65 MPa。经历500次加热/冷却循环后,样品SS3仍然具有良好的传热储热性能,表明污泥焚烧炉渣适合作为制备定型复合相变储热材料的骨架材料。 展开更多

关键词 市政污泥 骨架材料 储热 稳定性 化学相容性 相变 制备

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CO_(2)和CO对钯膜氢渗透的抑制作用研究

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作者 赵杭 刘雪 +4 位作者 曹道帆 李超 江锋浩 吴昌宁 刘科 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS 北大核心 2022年第5期49-56,共8页

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)... 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。 展开更多

关键词 氢气 钯膜 氢渗透 二氧化碳 一氧化碳 浓差极化 竞争吸附

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硝酸钠/兰炭灰复合相变储热材料的制备及性能 被引量：3

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作者 药晨华 熊亚选 +3 位作者 任静 宋超宇 王辉祥 丁玉龙 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期300-309,共10页

工业固废兰炭灰(SCA)大量堆积会造成局部生态环境破坏,为促进工业固废兰炭灰的规模化消纳及复合相变储热材料(SSPCCs)的低成本制备,创新提出兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料。为研究兰炭灰骨架复合相变储热材料的可行性,制备了... 工业固废兰炭灰(SCA)大量堆积会造成局部生态环境破坏,为促进工业固废兰炭灰的规模化消纳及复合相变储热材料(SSPCCs)的低成本制备,创新提出兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料。为研究兰炭灰骨架复合相变储热材料的可行性,制备了8种不同比例的NaNO_(3)/兰炭灰复合相变储热材料,采用差示扫描量热法、激光导热分析法、微观形貌分析法、定速加压法和X射线衍射法对NaNO_(3)/兰炭灰复合相变储热材料的关键性能进行表征。结果表明,未发生明显泄露和形变的样品NaNO_(3)/SCA-50具有最佳兰炭灰与NaNO_(3)质量比(5∶5),其抗压强度达到96.98 MPa,100~380℃范围内储热密度达到338.24 J/g;经4027次加热/冷却循环后,样品NaNO_(3)/SCA-50保持良好的热稳定性和化学相容性。兰炭灰作为骨架材料制备复合相变储热材料具有较好的可行性,为工业固废兰炭灰的资源化利用提供了新的途径。 展开更多

关键词 固废 骨架材料 复合材料 储热性能 力学性能 热稳定性

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