Получение и исследование физико-химических свойств фазопереходных теплоаккумулирующих материалов на основе гексагидрата нитрата цинка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе получены и исследованы теплоаккумулирующие материалы на основе гексагидрата нитрата цинка Zn(NO3)2·6H2O с добавлением загустителей (поливинилового спирта ПВС, карбоксиметилцеллюлозы КМЦ), зародышеобразователей Co(NO3)2·6H2O, ZnO и расширенного графита. Получено несколько составов с различным соотношением компонентов. Суммарная теплота ΣΔH при остывании лучшего по характеристикам состава 95% Zn(NO3)2∙6H2O + 5% Co(NO3)2∙6H2O) + 1% КМЦ + 1% EGгидр составляет более 500 Дж/г в температурном диапазоне от 80 до 25 °C с температурой плавления 38 °C, теплотой плавления ΔHm 142.8 Дж/г и суммарной плотностью накопления тепла ΣS, равной 1100 МДж/м3. Испытания в тепловом аккумуляторе 4 кг состава показали время разрядки τ=6 ч 40 мин со стабильной температурой теплоносителя 29 °C. Состав 95% Zn(NO3)2∙6H2O + 5% Co(NO3)2∙6H2O) + 1% КМЦ + 1% EGгидр с температурой кристаллизации 30.4 °C и временем разрядки τ в тепловом аккумуляторе 3 ч. Предлагаемые составы могут быть использованы в тепловых аккумуляторах систем отопления, системе теплого пола, для предпускового прогрева двигателей автомобилей за счет накопленного в рабочий период времени тепла, систем охлаждения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. С. Тестов

Государственный университет «Дубна»

Автор, ответственный за переписку.
Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

С. В. Моржухина

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

В. Р. Гашимова

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

А. М. Моржухин

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

Г. В. Кирюхина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт экспериментальной минералогии им. акад. Д.С. Коржинского РАН

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Москва; Черноголовка

Е. С. Попова

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

А. Л. Гасиев

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

А. В. Крюкова-Селиверстова

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

К. Н. Гринь

Государственный университет «Дубна»

Email: dima13-1994@yandex.ru
Россия, Дубна

Список литературы

  1. Моржухин А.М., Тестов Д.С., Моржухина С.В., Корокин В.Ж. // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2019. № 22–27. C. 92. doi: 10.15518/isjaee.2019.22-27.092-106
  2. Моржухин А.М., Моржухина С.В., Назмитдинов Р.Г., Мойа-Полл А. // Вестн. Международного университета природы, общества и человека «Дубна». Серия: Естественные и инженерные науки. 2016. № 4(36). С. 24.
  3. Morzhukhin A.M., Testov D.S., Morzhukhina S.V. // Materials of Science Forum. 2020. V. 989. P. 165. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/MSF.989.165' target='_blank'>www.scientific.net/MSF.989.165
  4. Kenisarin M., Mahkamov K. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2016. V. 145. P. 255.
  5. McMurdie H.F., Morris M.C., Evans E.H., Paretzkin B., de Groot J.H. // Nat. Bur. of Stand. 1975. Sec. 12. P. 88.
  6. Моржухин А.М., Решетников А.Г., Евсеев А.Э. и др. // Сб. трудов Всероссийской конференции с международным участием 18–19 апреля. Дубна. 2019. С. 118.
  7. Kumar N., Banerjee D., Chaves R. Jr. // J. Energy Storage. 2018. V. 20. P. 153. doi: 10.1016/j.est.2018.09.005.
  8. Sharma A., Tyagi V.V., Chen C.R., Buddhi D. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2009. V. 13. P. 318. doi: 10.1016/J.RSER.2007.10.005
  9. Данилин В.Н., Долесов А.Г., Петренко Р.А. Теплоаккумулирующий состав на основе кристаллогидрата нитрата цинка: № 983134. 1982. № 10. C. 2.
  10. Guion J., Sauzade J.D., Laügt M. // Thermochim. Acta 1983. V. 67. № 2. P. 167.
  11. Lane G. // Int. J. Ambient Energy. 1980. V. 1. P. 155.
  12. Aboul-Enein S., Ramadan M.R.I. // Sol. Wind Technol. 1988. V. 5. P. 441.
  13. Abhat A., Aboul-Enein S., Malatidis N.A. // Forschungsbericht. 1982. V. 82–016. P. 193.
  14. Jain S.K. // J. Chem. Eng. Data 1978. V. 23(2). P. 170.
  15. Jain S.K., Tamamuski R. // Can. J. Chem. 1980. V. 58. № 16. P.1697.
  16. Voigt W., Zeng D. // Pure Appl. Chem. 2002.V. 74. № 10. P. 1909.
  17. Patil N.D. // Int J Eng Sci Technol. 2012. V. 4. № 2502. P. 9.
  18. Моржухина С.В., Моржухин А.М., Тестов Д.С. Базы данных свойств теплоаккумулирующих материалов для систем отопления и горячего водоснабжения (БД ТАМ). № 2020621948. 2020. 6.95 МБ.
  19. Мозговой А.Г., Шпильрай Э.Э., Дибиров М.А и др. Теплофизические свойства теплоаккумулирующих материалов. Кристаллогидраты: Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. М.: ИВТАН, 1990. С. 105.
  20. Zalba B., Marı́n J.M., Cabeza L.F., Mehling H. // Appl. Therm. Eng. 2003. V. 23. P. 251. doi: 10.1016/S1359-4311(02)00192-8.
  21. Mehling H., Cabeza L.F. // Springer. 2008. P. 308. doi: 10.1007/978-3-540-68557-9.
  22. Cabeza L.F., Castell A., Barreneche C.D. et al. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2011. V. 15. P. 1675.
  23. Socaciu L.G. // LEJPT. 2012. № 20. P. 75.
  24. Pielichowska K., Pielichowski K. // Prog. Mater. Sc. 2014. V. 65. P. 67.
  25. Khan Z., Ghafoor A. // Energy Convers. Manag. 2016. V. 115. P. 132.
  26. Kenisarin M., Mahkamov K. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2016. V. 145. P. 255.
  27. Xie N., Huang Zh., Luo Z. et al. // Appl. Sci. 2017. V. 7. P. 1317. doi: 10.3390/app7121317.
  28. Wong-Pinto L.-Si., Milian Y., Ushak S. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2020. V. 122. P. 109727.
  29. Cunha J.P., Eames Ph. // Appl. Energy. 2016. V. 177. P. 227.
  30. Ehrhardt C., Gjikaj M., Brockner W. // Thermochimica Acta. 2005. V. 432. № 1. P. 36.
  31. Petrov K. et al. //J. of Solid-State Chem. 1992. V. 101. № 1. P. 145.
  32. Yinping Z., Yi J. // Meas Sci and Technol. 1999. V. 10(3). P. 201. doi: 10.1088/0957-0233/10/3/015.
  33. Huang Z. et al. // Sol Energy Mat. and Sol. Cells. 2018. V. 179. P. 152.
  34. Theresa L., Vetraj R. // Mat. Res. Exp. 2019. V. 6. № 12. P. 125527.
  35. Khadiran N. F. et al. // J. of Porous Mat. 2021. V. 28. P. 1797.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общая схема приготовления всех составов.

Скачать (88KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспериментальные дифрактограммы ТАМ 1-й серии и индивидуальных кристаллогидратов.

Скачать (374KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экспериментальные дифрактограммы ТАМ 2-й серии и индивидуальных кристаллогидратов.

Скачать (457KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-спектр 95%Zn(NO3)2·6H2O + 5%Co(NO3)2·6H2O + 1%EG + 1%КМЦ: a – модельная смесь Zn(NO3)2·6H2O/Co(NO3)2·6H2O; б – 2-я серия до термоциклирования; в – 2-я серия после термоциклирования; г – 3-я серия до термоциклирования; д – 3-я серия после термоциклирования.

Скачать (333KB)
Метаданные
6. Рис. 5. КР-спектр 95%Zn(NO3)2·6H2O + 5%Co(NO3)2·6H2O + 1%EG + 1%КМЦ: a – модельная смесь Zn(NO3)2·6H2O/Co(NO3)2·6H2O; б – 2-я серия до термоциклирования; в – 2-я серия после термоциклирования; г – 3-я серия до термоциклирования; д – 3-я серия после термоциклирования.

Скачать (441KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости теплового потока от температуры состава 5 до/после 9 циклов нагрева во 2-й серии.

Скачать (377KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимости теплоемкости от температуры: a) составов 5 и 8 во 2-й и 3-й сериях; б) составов 9 и 10 до 9 циклов нагрева в 1-й и 3-й сериях.

Скачать (152KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Кривые охлаждения: a) состава 9 в течение 9 циклов нагрева/охлаждения в 1-й серии; б) состава 10 в течение 9 циклов нагрева/охлаждения в 1-й серии; t – время разрядки.

Скачать (104KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Кривые охлаждения в течение 9 циклов нагрева/охлаждения: a) состава 1 в 1-й серии; б) состава 5 во 2-й серии; в) состава 8 в 3-й серии.

Скачать (217KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Кривая охлаждения состава 8 в опытном тепловом аккумуляторе.

Скачать (71KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Кривая охлаждения состава 10 в опытном тепловом аккумуляторе.

Скачать (67KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024