Теплоаккумулирующий материал на основе ацетата натрия, модифицированного графеном
ART 86769
Авторы:
А.
А. Попова, А.
В. Щегольков
А.
А. Попова, А.
В. Щегольков Библиографическое описание статьи для цитирования:
Попова
А.
А.,
Щегольков
А.
В. Теплоаккумулирующий материал на основе ацетата натрия, модифицированного графеном // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 11. – С.
3656–3660. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/86769.htm.
Аннотация. В статье представлены исследования ацетата натрия, модифицированного графеном. Установлено, что введение в ацетат натрия графена обеспечивает улучшение его стабильности в режимах заряда и разряда.
Текст статьи
Попова Алёна Алексеевна,студентка 4 курса ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный университет», г.Тамбовbarbie1512@mail.ru
Щегольков Александр Викторович,к.т.н., доцент кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов» ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный университет», г. Тамбов
Теплоаккумулирующий материал на основе ацетата натрия, модифицированного графеном
Аннотация.Встатье представлены исследования ацетата натрия, модифицированного графеном.Установлено, что введение в ацетат натрия графена обеспечивает улучшение его стабильности в режимах зараяда и разряда. Ключевые слова:тепловой аккумулятор, ацетат натрия, графен, теплофизические характеристики.
Развитие возобновляемойэнергетики связано с появлением нового класса инновационных материалов[1]. К таким материалам следует отнести графен и графеноподобные структуры(рис. 1). Графены обладают целым рядом физических свойств, которые позволяют их использовать в качестве модификаторов различных материалов[2]. Для солнечных энергетических установок важное значение имеют теплоаккумулирующие материалы. Теплоаккумулирующий материалоснова теплового аккумулятора (ТА). Для уменьшения массогабаритных параметров ТА используют материалы с фазовыми переходами.В этом отношение актуальными являются вопросы связанные с исследование модификации ацетата натрия (АН) графеном и графеноподобными структурами.
Рисунок 1 –ПЭМ графена
Удельная теплота плавления АН составляет 264289кДж/кг, а температура тепловыделения равняется58 °C.Однако АН после 2030 циклов утрачивает свои фазопереходныехарактеристики, что значительно снижает его теплоаккумулирующую способность. Это можно объяснить тем, что АН теряет устойчивые центры кристаллизации. В ряде работ [35] показано, что введение в АН графита обеспечивает увеличение количества циклов заряда иразряда АНи улучшает его теплопроводность.В тоже время графит вытесняет большое количество АН и снижает общую плотность, что снижает эффективность материала.Для исследования влияния графена на теплофизические свойства АН вводили 0,1% графена в АН. Для смешения веществ и получения однородной массы образцы были предварительно нагреты, чтобы их общая консистенция превратилась в жидкость. Экспериментальные исследования, проведенные методом термографии, образца АН с распределенным в немграфеном, масса которого составила 0,2 кг (рис. 2)показали, что время заряда (накопления тепла) и разряда (отдачи тепла)меньше на 23% по сравнению с обычным АН. Количествоциклов заряда и разрядасоставило 300 повторений, при которых деградация характеристик АН с графеном не превысила 40 %. Анализкривойзарядаразряда показывает, что заряд АНс графеномначинается при температуре 72°С(точка 1)и заканчивается при 30 °С. Разряд АН инициирован механическим воздействием в точке 2. В точке 3наблюдается максимальная температура тепловыделений для АН, далее происходит остывание до значения точки 4. Постепенно температура сравняется с температурой окружающей среды (30 °С).
Рисунок 2–Термограмма заряда и разряда АНмодифицированного графеном (массой 0,2 кг)
Распределенный в АН графенобеспечивает устойчивые центры кристаллизации, что позволяет увеличить количество циклов зарядаразряда и стабилизировать температуру плавления и кристаллизации.АН, модифицированный графеном, обладает следующими свойствами:1)контролируемым и стабильным тепловым потоком;2)широким диапазоном температур (от 11 до +80 °С)с возможностью плавного регулирования (0,5 °С);3)экологически чисты в производстве и эксплуатации;4)способны принимать форму поверхности, с которой осуществляется температурный контакт.
Применение графена для АН позволяет улучшить его основные теплофизические характеристики и обеспечить стабильную работу ТА. Это дает возможность реализовывать высокоточные температурные режимыдля многих технологических процессов и систем отопления.
80Т,° С7060504030
0 50 100 150 200 250 300 350 400 τ, с
2341Ссылки на источники1.Тепловое аккумулирование энергии /Бекман Г., Гилли П., М.: Мир, 1987 –272 с.2. Чернозатонский Л.А. Сорокин П.Б., Артюх А.А. Новые наноструктуры на основе графена: физикохимические свойства и приложения. Успехихимии. 2014. Т.83, №3. С.251279.3. H. Kimuraa, J. Kaia, Phase change stability of sodium acetate trihydrate and its mixtures, Solar Energy 35 (1985) 527–534.4. R. Naumann, Th. Fanghaenel, H.H. Emons, Thermoanalytical investigation of sodium acetate trihydrate for application as a latent heat thermal energy storage material, Journal of Thermal Analysis 33 (1988) 685–690.5. J. Li, Z.L. Liu, C.F. Ma, Experimental study on improving solid–liquid phase change performance of acetate hydroxide trihydrate, Journal of Engineering Thermophysics 27 (2006) 817–819.
Щегольков Александр Викторович,к.т.н., доцент кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов» ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный университет», г. Тамбов
Теплоаккумулирующий материал на основе ацетата натрия, модифицированного графеном
Аннотация.Встатье представлены исследования ацетата натрия, модифицированного графеном.Установлено, что введение в ацетат натрия графена обеспечивает улучшение его стабильности в режимах зараяда и разряда. Ключевые слова:тепловой аккумулятор, ацетат натрия, графен, теплофизические характеристики.
Развитие возобновляемойэнергетики связано с появлением нового класса инновационных материалов[1]. К таким материалам следует отнести графен и графеноподобные структуры(рис. 1). Графены обладают целым рядом физических свойств, которые позволяют их использовать в качестве модификаторов различных материалов[2]. Для солнечных энергетических установок важное значение имеют теплоаккумулирующие материалы. Теплоаккумулирующий материалоснова теплового аккумулятора (ТА). Для уменьшения массогабаритных параметров ТА используют материалы с фазовыми переходами.В этом отношение актуальными являются вопросы связанные с исследование модификации ацетата натрия (АН) графеном и графеноподобными структурами.
Рисунок 1 –ПЭМ графена
Удельная теплота плавления АН составляет 264289кДж/кг, а температура тепловыделения равняется58 °C.Однако АН после 2030 циклов утрачивает свои фазопереходныехарактеристики, что значительно снижает его теплоаккумулирующую способность. Это можно объяснить тем, что АН теряет устойчивые центры кристаллизации. В ряде работ [35] показано, что введение в АН графита обеспечивает увеличение количества циклов заряда иразряда АНи улучшает его теплопроводность.В тоже время графит вытесняет большое количество АН и снижает общую плотность, что снижает эффективность материала.Для исследования влияния графена на теплофизические свойства АН вводили 0,1% графена в АН. Для смешения веществ и получения однородной массы образцы были предварительно нагреты, чтобы их общая консистенция превратилась в жидкость. Экспериментальные исследования, проведенные методом термографии, образца АН с распределенным в немграфеном, масса которого составила 0,2 кг (рис. 2)показали, что время заряда (накопления тепла) и разряда (отдачи тепла)меньше на 23% по сравнению с обычным АН. Количествоциклов заряда и разрядасоставило 300 повторений, при которых деградация характеристик АН с графеном не превысила 40 %. Анализкривойзарядаразряда показывает, что заряд АНс графеномначинается при температуре 72°С(точка 1)и заканчивается при 30 °С. Разряд АН инициирован механическим воздействием в точке 2. В точке 3наблюдается максимальная температура тепловыделений для АН, далее происходит остывание до значения точки 4. Постепенно температура сравняется с температурой окружающей среды (30 °С).
Рисунок 2–Термограмма заряда и разряда АНмодифицированного графеном (массой 0,2 кг)
Распределенный в АН графенобеспечивает устойчивые центры кристаллизации, что позволяет увеличить количество циклов зарядаразряда и стабилизировать температуру плавления и кристаллизации.АН, модифицированный графеном, обладает следующими свойствами:1)контролируемым и стабильным тепловым потоком;2)широким диапазоном температур (от 11 до +80 °С)с возможностью плавного регулирования (0,5 °С);3)экологически чисты в производстве и эксплуатации;4)способны принимать форму поверхности, с которой осуществляется температурный контакт.
Применение графена для АН позволяет улучшить его основные теплофизические характеристики и обеспечить стабильную работу ТА. Это дает возможность реализовывать высокоточные температурные режимыдля многих технологических процессов и систем отопления.
80Т,° С7060504030
0 50 100 150 200 250 300 350 400 τ, с
2341Ссылки на источники1.Тепловое аккумулирование энергии /Бекман Г., Гилли П., М.: Мир, 1987 –272 с.2. Чернозатонский Л.А. Сорокин П.Б., Артюх А.А. Новые наноструктуры на основе графена: физикохимические свойства и приложения. Успехихимии. 2014. Т.83, №3. С.251279.3. H. Kimuraa, J. Kaia, Phase change stability of sodium acetate trihydrate and its mixtures, Solar Energy 35 (1985) 527–534.4. R. Naumann, Th. Fanghaenel, H.H. Emons, Thermoanalytical investigation of sodium acetate trihydrate for application as a latent heat thermal energy storage material, Journal of Thermal Analysis 33 (1988) 685–690.5. J. Li, Z.L. Liu, C.F. Ma, Experimental study on improving solid–liquid phase change performance of acetate hydroxide trihydrate, Journal of Engineering Thermophysics 27 (2006) 817–819.
