Tankewol foar it besykjen fan Nature.com.De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side werjaan sûnder stilen en JavaScript.
It merkoandiel fan adsorpsjonele koelsystemen en waarmtepompen is noch relatyf lyts yn ferliking mei tradisjonele kompressorsystemen.Nettsjinsteande it grutte foardiel fan it brûken fan goedkeape waarmte (ynstee fan djoere elektryske wurken), de ymplemintaasje fan systemen basearre op adsorption prinsipes is noch beheind ta in pear spesifike tapassings.It wichtichste neidiel dat moat wurde eliminearre is de ôfname fan spesifike krêft fanwege lege termyske conductivity en lege stabiliteit fan de adsorbent.Aktuele steat fan 'e technyk kommersjele adsorption koelsystemen binne basearre op adsorbers basearre op plaat waarmtewikselers coated te optimalisearjen koeling kapasiteit.De resultaten binne bekend dat it ferminderjen fan de dikte fan 'e coating liedt ta in fermindering fan' e massa oerdracht impedânsje, en it fergrutsjen fan it oerflak gebiet oan folume ferhâlding fan de conductive struktueren fergruttet macht sûnder kompromissen effisjinsje.De metalen fezels dy't brûkt wurde yn dit wurk kinne in spesifyk oerflak leverje yn it berik fan 2500-50.000 m2 / m3.Trije metoaden foar it krijen fan heul tinne, mar stabile coatings fan sâlthydraten op metalen oerflakken, ynklusyf metalen fezels, foar de produksje fan coating demonstrearje foar it earst in waarmtewikseler mei hege krêftdichtheid.De oerflakbehanneling basearre op aluminium anodisearjen wurdt keazen om in sterkere bân te meitsjen tusken de coating en it substraat.De mikrostruktuer fan it resultearjende oerflak waard analysearre mei skennenelektronenmikroskopie.Fermindere totale refleksje Fourier transform ynfraread spektroskopy en enerzjy dispersive X-ray spektroskopy waarden brûkt om te kontrolearjen foar de oanwêzigens fan de winske soarten yn de assay.Har fermogen om hydraten te foarmjen waard befêstige troch kombineare thermogravimetryske analyze (TGA) / differinsjaal thermogravimetryske analyze (DTG).Mine kwaliteit oer 0,07 g (wetter) / g (komposite) waard fûn yn 'e MgSO4-coating, dy't tekens fan útdroeging sjen litte by sawat 60 ° C en reprodusearjeber nei rehydratisaasje.Posityf resultaten waarden ek krigen mei SrCl2 en ZnSO4 mei in massa ferskil fan likernôch 0,02 g / g ûnder 100 ° C.Hydroxyethylcellulose waard keazen as additief om de stabiliteit en adhesion fan 'e coating te fergrutsjen.De adsorptive eigenskippen fan 'e produkten waarden evaluearre troch simultane TGA-DTG en har adhesion waard karakterisearre troch in metoade basearre op' e testen beskreaun yn ISO2409.De konsistinsje en adhesion fan 'e CaCl2-coating wurdt signifikant ferbettere, wylst har adsorpsjonele kapasiteit behâldt mei in gewichtferskil fan sawat 0,1 g / g by temperatueren ûnder 100 ° C.Dêrnjonken behâldt MgSO4 de mooglikheid om hydraten te foarmjen, mei in massaferskil fan mear as 0,04 g / g by temperatueren ûnder 100 °C.Ta beslút, coated metalen fezels wurde ûndersocht.De resultaten litte sjen dat de effektive termyske conductivity fan de fiber struktuer coated mei Al2(SO4)3 kin wêze 4,7 kear heger yn ferliking mei it folume fan suver Al2(SO4)3.De coating fan 'e ûndersochte coating waard fisueel ûndersocht, en de ynterne struktuer waard evaluearre mei in mikroskopysk byld fan' e dwersseksjes.In coating fan Al2(SO4)3 mei in dikte fan sawat 50 µm waard krigen, mar it totale proses moat optimalisearre wurde om in mear unifoarme ferdieling te berikken.
Adsorpsjonssystemen hawwe de lêste desennia in soad omtinken krigen, om't se in miljeufreonlik alternatyf leverje foar tradisjonele kompresjewaarmtepompen as koelsystemen.Mei tanimmende komfortnoarmen en wrâldwide gemiddelde temperatueren kinne adsorpsjesystemen de ôfhinklikens fan fossile brânstoffen yn 'e heine takomst ferminderje.Derneist kinne alle ferbetteringen yn adsorpsjonele koeling as waarmtepompen wurde oerdroegen oan opslach fan termyske enerzjy, wat in ekstra ferheging is fan it potensjeel foar effisjint gebrûk fan primêre enerzjy.It wichtichste foardiel fan adsorpsjonele waarmtepompen en kuolsystemen is dat se kinne operearje mei lege waarmtemassa.Dit makket se geskikt foar lege temperatuer boarnen lykas sinne-enerzjy of ôffal waarmte.Yn termen fan enerzjy opslach applikaasjes, adsorption hat it foardiel fan hegere enerzjy tichtens en minder enerzjy dissipation yn ferliking mei ferstannige of latinte waarmte opslach.
Adsorpsjonele waarmtepompen en kuolsystemen folgje deselde thermodynamyske syklus as har dampkompresje-tsjinhingers.It wichtichste ferskil is de ferfanging fan compressor komponinten mei adsorbers.It elemint is yn steat om koelmiddeldamp mei lege druk te adsorbearjen by matige temperatueren, en ferdampt mear koelmiddel sels as de floeistof kâld is.It is needsaaklik om konstante koeling fan 'e adsorber te garandearjen om de enthalpy fan adsorpsje (exotherm) út te sluten.De adsorber wurdt regenerearre op hege temperatuer, wêrtroch't de koelmiddeldamp desorbearret.Ferwaarming moat trochgean om de enthalpy fan desorpsje (endothermysk) te leverjen.Om't adsorpsjeprosessen wurde karakterisearre troch temperatuerferoaringen, fereasket hege krêfttichte hege termyske konduktiviteit.Lege termyske konduktiviteit is lykwols fierwei it wichtichste neidiel yn 'e measte tapassingen.
It haadprobleem fan konduktiviteit is om har gemiddelde wearde te ferheegjen, wylst it ferfierpaad behâldt dat de stream fan adsorpsjons- / desorptionsdampen leveret.Twa oanpakken wurde faak brûkt om dit te berikken: gearstalde waarmtewikselers en coated waarmtewikselers.De populêrste en suksesfolle gearstalde materialen binne dejingen dy't koalstofbasearre additieven brûke, nammentlik útwreide grafyt, aktivearre koalstof, as koalstoffezels.Oliveira et al.2 ympregnearre útwreide grafytpoeder mei kalsiumchloride om in adsorber te produsearjen mei in spesifike koelkapasiteit (SCP) fan maksimaal 306 W / kg en in prestaasjeskoëffisjint (COP) fan maksimaal 0,46.Zajaczkowski et al.3 foarstelde in kombinaasje fan útwreide grafyt, koalstoffaser en calcium chloride mei in totale conductivity fan 15 W / mK.Jian et al4 testen kompositen mei sulfuric acid behannele útwreide natuerlik grafyt (ENG-TSA) as substraat yn in twa-poadium adsorpsjoneel koelingssyklus.It model foarsei COP fan 0,215 oant 0,285 en SCP fan 161,4 oant 260,74 W / kg.
Fierwei de meast libbensfetbere oplossing is de coated waarmte Exchanger.De coatingmeganismen fan dizze waarmtewikselers kinne wurde ferdield yn twa kategoryen: direkte synteze en kleefstoffen.De meast súksesfolle metoade is direkte synteze, dy't omfettet de formaasje fan adsorbearjende materialen direkt op it oerflak fan waarmtewikselers fan passende reagenzjes.Sotech5 hat patintearre in metoade foar synthesizing coated zeolite foar gebrûk yn in rige fan coolers produsearre troch Fahrenheit GmbH.Schnabel et al6 testen de prestaasjes fan twa zeoliten coated op RVS.Lykwols, dizze metoade wurket allinnich mei spesifike adsorbents, dat makket coating mei kleefstoffen in nijsgjirrich alternatyf.Binders binne passive stoffen keazen om sorbent adhesion en / of massa oerdracht te stypjen, mar spylje gjin rol yn adsorpsje of konduktiviteitferbettering.Freni et al.7 coated aluminium waarmtewikselers mei AQSOA-Z02 zeolit ​​stabilisearre mei in klaai-basearre bynmiddel.Calabrese et al.8 studearre de tarieding fan zeolite coating mei polymeric binders.Ammann et al.9 foarstelde in metoade foar it tarieden fan poreuze zeolite coating út magnetyske mingsels fan polyvinyl alkohol.Alumina (alumina) wurdt ek brûkt as binder 10 yn 'e adsorber.Foar ús kennis wurde cellulose en hydroxyethylcellulose allinich brûkt yn kombinaasje mei fysike adsorbinten11,12.Soms wurdt de lijm net brûkt foar de ferve, mar wurdt brûkt om de struktuer 13 sels te bouwen.De kombinaasje fan alginate polymear matrices mei meardere sâlt hydrates foarmet fleksibele gearstalde bead struktueren dy't foarkomme lekkage by drogen en soargje foar adekwate massa oerdracht.Klaaien lykas bentonit en attapulgite binne brûkt as binders foar de tarieding fan kompositen15,16,17.Ethylcellulose is brûkt om kalsiumchloride18 of natriumsulfide19 te mikro-ynkapseljen.
Composites mei in poreuze metalen struktuer kinne wurde ferdield yn additive waarmte Exchangers en coated waarmte Exchangers.It foardiel fan dizze struktueren is it hege spesifike oerflak.Dit resultearret yn in grutter kontakt oerflak tusken adsorbent en metaal sûnder de tafoeging fan in inerte massa, dy't ferleget de totale effisjinsje fan de kuolkast syklus.Lang et al.20 hawwe ferbettere de totale conductivity fan in zeolite adsorber mei in aluminium honeycomb struktuer.Gillerminot et al.21 ferbettere de termyske conductivity fan NaX zeolite lagen mei koper en nikkel skom.Hoewol kompositen wurde brûkt as faseferoaringsmaterialen (PCM's), de befinings fan Li et al.22; Zhao et al.23 binne ek fan belang foar chemisorpsje.Se fergelike de prestaasjes fan útwreide grafyt en metaalfoam en konkludearren dat it lêste allinich de foarkar wie as korrosysje gjin probleem wie.Palomba et al.hawwe koartlyn fergelike oare metalen poreuze struktueren24.Van der Pal et al.hawwe studearre metaal sâlten ynbêde yn skom 25.Alle foargeande foarbylden oerienkomme mei tichte lagen fan particulate adsorbents.Metal poreuze struktueren wurde praktysk net brûkt om adsorbers te coaten, wat in mear optimale oplossing is.In foarbyld fan bining oan zeoliten kin fûn wurde yn Wittstadt et al.26 mar gjin besykjen is makke om sâlthydraten te binen nettsjinsteande har hegere enerzjytichtens 27 .
Sa sille trije metoaden foar it tarieden fan adsorberende coatings yn dit artikel wurde ûndersocht: (1) bindmiddelcoating, (2) direkte reaksje, en (3) oerflakbehanneling.Hydroxyethylcellulose wie it bynmiddel fan kar yn dit wurk fanwege earder rapportearre stabiliteit en goede coating adhesion yn kombinaasje mei fysike adsorbents.Dizze metoade waard ynearsten ûndersocht foar platte coating en letter tapast op metalen fiber struktueren.Earder waard rapportearre in foarriedige analyze fan de mooglikheid fan gemyske reaksjes mei de foarming fan adsorbent coatings.Eardere ûnderfining wurdt no oerbrocht nei it beklaaien fan metalen fiberstruktueren.De foar dit wurk keazen oerflakbehandeling is in metoade basearre op aluminium anodisearjen.Aluminium anodizing is mei súkses kombinearre mei metaal sâlten foar estetyske doelen29.Yn dizze gefallen kinne heul stabile en korrosjebestindige lagen wurde krigen.Se kinne lykwols gjin adsorpsje- of desorpsjeproses útfiere.Dit papier presintearret in fariant fan dizze oanpak wêrtroch massa kin wurde ferpleatst mei de adhesive eigenskippen fan it orizjinele proses.Nei it bêste fan ús kennis is gjin fan 'e hjir beskreaune metoaden earder studearre.Se fertsjintwurdigje in heul nijsgjirrige nije technology, om't se de foarming fan hydrateare adsorbentcoatings tastean, dy't in oantal foardielen hawwe oer de faak studearre fysike adsorbents.
De stimpele aluminiumplaten brûkt as substraten foar dizze eksperiminten waarden levere troch ALINVEST Břidličná, Tsjechje.Se befetsje 98,11% aluminium, 1,3622% izer, 0,3618% mangaan en spoaren fan koper, magnesium, silisium, titanium, sink, chromium en nikkel.
De materialen keazen foar de fabrikaazje fan kompositen wurde selektearre yn oerienstimming mei har thermodynamyske eigenskippen, nammentlik ôfhinklik fan de hoemannichte wetter dat se kinne adsorbearje / desorbearje by temperatueren ûnder 120 ° C.
Magnesium sulfate (MgSO4) is ien fan de meast nijsgjirrige en studearre hydrated sâlten30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.De termodynamyske eigenskippen binne systematysk mjitten en geskikt fûn foar tapassingen op it mêd fan adsorpsjonele koeling, waarmtepompen en enerzjyopslach.Dry magnesium sulfate CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Dútslân) waard brûkt.
Calcium chloride (CaCl2) (H319) is in oar goed studearre sâlt omdat syn hydrate hat nijsgjirrige thermodynamyske eigenskippen41,42,43,44.Calcium chloride hexahydrate CAS-No.7774-34-7 97% brûkt (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Dútslân).
Sink sulfate (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) en syn hydraten hawwe thermodynamyske eigenskippen geskikt foar lege temperatuer adsorption prosessen45,46.Sink sulfate heptahydrate CAS-Nr.7733-02-0 99,5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Dútslân) waard brûkt.
Strontiumchloride (SrCl2) (H318) hat ek nijsgjirrige thermodynamyske eigenskippen4,45,47, hoewol it faak kombinearre wurdt mei ammoniak yn adsorpsjonele waarmtepomp of enerzjyopslachûndersyk.Strontium chloride hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0-102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, Feriene Steaten) waard brûkt foar de synteze.
Kopersulfaat (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) is net ûnder de hydraten dy't faak fûn wurde yn 'e profesjonele literatuer, hoewol syn thermodynamyske eigenskippen fan belang binne foar applikaasjes mei lege temperatuer48,49.Koper sulfate CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, Feriene Steaten) waard brûkt foar de synteze.
Magnesiumchloride (MgCl2) is ien fan 'e hydratisearre sâlten dy't koartlyn mear omtinken krige op it mêd fan opslach fan termyske enerzjy50,51.Magnesiumchloride hexahydrate CAS-Nr.7791-18-6 pure farmaseutyske klasse (Applichem GmbH., Darmstadt, Dútslân) waard brûkt foar de eksperiminten.
Lykas hjirboppe neamd, waard hydroxyethylcellulose keazen fanwegen de positive resultaten yn ferlykbere tapassingen.It materiaal dat brûkt wurdt yn ús synteze is hydroxyethylcellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, Feriene Steaten).
Metal fezels wurde makke fan koarte triedden ferbûn troch kompresje en sintering, in proses bekend as kroes melt ekstraksje (CME)52.Dit betsjut dat har termyske konduktiviteit net allinich hinget fan 'e bulkgeleiding fan' e metalen dy't brûkt wurde yn 'e fabrikaazje en de porositeit fan' e definitive struktuer, mar ek fan 'e kwaliteit fan' e bannen tusken de triedden.De fezels binne net isotropysk en tend to wurde ferdield yn in bepaalde rjochting tidens produksje, dat makket de termyske conductivity yn de transverse rjochting folle leger.
De eigenskippen fan wetterabsorption waarden ûndersocht mei simultane thermogravimetryske analyze (TGA) / differinsjaal thermogravimetryske analyze (DTG) yn in fakuümpakket (Netzsch TG 209 F1 Libra).De mjittingen waarden útfierd yn in streamende stikstofatmosfear by in trochstreaming fan 10 ml / min en in temperatuer berik fan 25 oant 150 ° C yn aluminium okside kroes.De ferwaarming taryf wie 1 ° C / min, it sample gewicht fariearre fan 10 oant 20 mg, de resolúsje wie 0,1 μg.Yn dit wurk moat opmurken wurde dat it massaferskil per ienheid oerflak in grutte ûnwissichheid hat.De samples dy't brûkt wurde yn TGA-DTG binne heul lyts en ûnregelmjittich knipt, wêrtroch't har gebietsbepaling ûnkrekt makket.Dizze wearden kinne allinich ekstrapolearre wurde nei in grutter gebiet as grutte ôfwikingen yn rekken brocht wurde.
Ferswakke totale refleksje Fourier transformaasje ynfraread (ATR-FTIR) spektra waarden oankocht op in Bruker Vertex 80 v FTIR spektrometer (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Dútslân) mei in ATR platina accessoire (Bruker Optik GmbH, Dútslân).De spektra fan suvere droege diamantkristallen waarden direkt yn fakuüm mjitten foardat de samples brûkt waarden as eftergrûn foar eksperimintele mjittingen.De samples waarden mjitten yn fakuüm mei in spektrale resolúsje fan 2 cm-1 en in gemiddelde oantal scans fan 32. Wavennumber berik fan 8000 oant 500 cm-1.Spektralanalyse waard útfierd mei it OPUS-programma.
SEM-analyse waard útfierd mei in DSM 982 Gemini fan Zeiss by fersnellende spanningen fan 2 en 5 kV.Enerzjy dispersive röntgenspektroskopy (EDX) waard útfierd mei in Thermo Fischer System 7 mei in Peltier koele silisium driftdetektor (SSD).
De tarieding fan metalen platen waard útfierd neffens de proseduere fergelykber mei dy beskreaun yn 53. Earst, dompelje de plaat yn 50% sulfuric acid.15 minuten.Dêrnei waarden se yntrodusearre yn 1 M natriumhydroxide-oplossing foar sawat 10 sekonden.Dêrnei waarden de samples wosken mei in grutte hoemannichte destillearre wetter, en dan socht yn destillearre wetter foar 30 minuten.Nei foarriedige oerflakbehanneling waarden de samples ûnderdompele yn in 3% verzadigde oplossing.HEC en doel sâlt.As lêste, nim se út en droegje se op 60 ° C.
De anodisearjende metoade fersterket en fersterket de natuerlike oksidelaach op it passive metaal.De aluminium panielen waarden anodisearre mei sulfuric acid yn in ferhurde steat en dan fersegele yn hyt wetter.Anodisearjen folge in earste etsen mei 1 mol/l NaOH (600 s) folge troch neutralisaasje yn 1 mol/l HNO3 (60 s).De elektrolytoplossing is in mingsel fan 2,3 M H2SO4, 0,01 M Al2(SO4)3, en 1 M MgSO4 + 7H2O.Anodisearjen waard útfierd by (40 ± 1) ° C, 30 mA / cm2 foar 1200 sekonden.It sealingproses waard útfierd yn ferskate pekeloplossingen lykas beskreaun yn 'e materialen (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).It monster wurdt dêryn kocht foar 1800 sekonden.
Trije ferskillende metoaden foar it produsearjen fan kompositen binne ûndersocht: adhesive coating, direkte reaksje, en oerflak behanneling.De foardielen en neidielen fan elke trainingmetoade wurde systematysk analysearre en besprutsen.Direkte observaasje, nanoimaging, en gemyske / elemintêre analyze waarden brûkt om de resultaten te evaluearjen.
Anodisearjen waard keazen as in metoade foar behanneling fan oerflakbehanneling om de adhesion fan sâlthydraten te fergrutsjen.Dizze oerflakbehanneling soarget foar in poreuze struktuer fan alumina (aluminiumoxide) direkt op it aluminium oerflak.Tradysjoneel bestiet dizze metoade út twa stadia: de earste etappe makket in poreuze struktuer fan aluminium okside, en de twadde etappe makket in coating fan aluminium hydroxide dy't slút de poaren.De folgjende binne twa metoaden om sâlt te blokkearjen sûnder tagong ta de gasfaze te blokkearjen.De earste bestiet út in honeycomb systeem mei help fan lytse aluminium okside (Al2O3) buizen krigen yn 'e earste stap te hâlden de adsorbent kristallen en fergrutsjen syn adhesion oan metalen oerflakken.De resultearjende huningkoeken hawwe in diameter fan sa'n 50 nm en in lingte fan 200 nm (fig. 1a).Lykas earder neamd, wurde dizze holten meastentiids sletten yn in twadde stap mei in tinne laach Al2O (OH) 2 boehmite stipe troch it alumina buis siedend proses.By de twadde metoade wurdt dit sealingproses sa oanpast dat de sâltkristallen yn in unifoarm dekkende laach boehmyt (Al2O(OH)) fêstlein wurde, dy't yn dit gefal net brûkt wurdt foar sealing.De twadde etappe wurdt útfierd yn in verzadigde oplossing fan it korrespondearjende sâlt.De beskreaune patroanen hawwe maten yn it berik fan 50-100 nm en sjogge as spatte drippen (fig. 1b).It oerflak krigen as gefolch fan it sealing proses hat in útsprutsen romtlike struktuer mei in ferhege kontaktgebiet.Dit oerflakpatroan, tegearre mei har protte bondingkonfiguraasjes, is ideaal foar it dragen en hâlden fan sâltkristallen.Beide beskreaune struktueren lykje echt poreus te wêzen en hawwe lytse holten dy't goed geskikt lykje te wêzen foar it behâld fan sâlthydraten en adsorbearjen fan dampen oan it sâlt by wurking fan 'e adsorber.Elemintêre analyze fan dizze oerflakken mei EDX kin lykwols spoarhoemannichten magnesium en swevel op it oerflak fan boehmite ûntdekke, dy't net wurde ûntdutsen yn it gefal fan in aluminiumoxide oerflak.
De ATR-FTIR fan 'e stekproef befêstige dat it elemint magnesiumsulfaat wie (sjoch figuer 2b).It spektrum lit karakteristike sulfaat-ion-peaks sjen op 610-680 en 1080-1130 cm-1 en karakteristike roosterwetterpieken op 1600-1700 cm-1 en 3200-3800 cm-1 (sjoch Fig. 2a, c).).De oanwêzigens fan magnesiumionen feroaret it spektrum hast net54.
(a) EDX fan in boehmite-coated MgSO4-aluminiumplaat, (b) ATR-FTIR-spektra fan boehmite en MgSO4-coatings, (c) ATR-FTIR-spektra fan suver MgSO4.
It behâld fan adsorpsje-effisjinsje waard befêstige troch TGA.Op fig.3b lit in desorpsjonspiek sjen fan ca.60°C.Dizze peak komt net oerien mei de temperatuer fan 'e twa peaks dy't yn TGA fan suver sâlt waarnommen binne (figuer 3a).De repeatability fan de adsorption-desorption syklus waard evaluearre, en deselde kromme waard waarnommen nei it pleatsen fan de samples yn in fochtige sfear (Fig. 3c).De ferskillen dy't yn 'e twadde etappe fan desorpsje waarnommen binne, kinne it gefolch wêze fan útdroeging yn in streamende sfear, om't dit faak liedt ta ûnfolsleine dehydratisaasje.Dizze wearden komme oerien mei likernôch 17,9 g/m2 by de earste ûntwettering en 10,3 g/m2 by de twadde ûntwettering.
Fergeliking fan TGA-analyze fan boehmite en MgSO4: TGA-analyze fan suvere MgSO4 (a), mingsel (b) en nei rehydration (c).
Deselde metoade waard útfierd mei calcium chloride as adsorbent.De resultaten wurde presintearre yn figuer 4. Visuele ynspeksje fan it oerflak die bliken lytse feroarings yn de metallyske gloed.De bont is amper te sjen.SEM befêstige de oanwêzigens fan lytse kristallen lykmjittich ferdield oer it oerflak.TGA toande lykwols gjin útdroeging ûnder 150 ° C.Dit kin komme troch it feit dat it oanpart fan sâlt te lyts is yn ferliking mei de totale massa fan it substraat foar deteksje troch TGA.
De resultaten fan oerflakbehanneling fan 'e kopersulfaatcoating troch de anodisearjende metoade wurde werjûn yn fig.5. Yn dit gefal is de ferwachte yntegraasje fan CuSO4 yn 'e Al okside struktuer net foarkommen.Ynstee dêrfan wurde losse naalden waarnommen, om't se gewoanlik wurde brûkt foar koperhydroxide Cu (OH) 2 brûkt mei typyske turquoise kleurstoffen.
De anodisearre oerflakbehanneling waard ek hifke yn kombinaasje mei strontiumchloride.De resultaten lieten uneven dekking sjen (sjoch figuer 6a).Om te bepalen oft it sâlt it hiele oerflak bedekt, waard in EDX-analyse útfierd.De kromme foar in punt yn it grize gebiet (punt 1 yn Fig. 6b) lit sjen bytsje strontium en in protte aluminium.Dit jout oan in lege ynhâld fan strontium yn 'e mjitten sône, dy't op syn beurt in lege dekking fan strontiumchloride oanjout.Oarsom hawwe wite gebieten in hege ynhâld fan strontium en in lege ynhâld fan aluminium (punten 2-6 yn Fig. 6b).EDX-analyze fan it wite gebiet lit dûnkere punten sjen (punten 2 en 4 yn figuer 6b), leech yn chlor en heech yn swevel.Dit kin wize op de formaasje fan strontium sulfate.Helderdere stippen wjerspegelje hege chlorynhâld en lege swevelynhâld (punten 3, 5 en 6 yn Fig. 6b).Dit kin ferklearre wurde troch it feit dat it haaddiel fan 'e wite coating bestiet út it ferwachte strontiumchloride.De TGA fan 'e stekproef befêstige de ynterpretaasje fan' e analyze mei in peak by de karakteristike temperatuer fan suver strontiumchloride (fig. 6c).Har lytse wearde kin wurde rjochtfeardige troch in lytse fraksje fan sâlt yn ferliking mei de massa fan metalen stipe.De desorpsjonsmassa bepaald yn 'e eksperiminten komt oerien mei it bedrach fan 7,3 g / m2 ôfjûn per ienheid gebiet fan' e adsorber by in temperatuer fan 150 ° C.
Eloxal-behannele sinksulfaatcoatings waarden ek hifke.Makroskopysk is de coating in tige tinne en unifoarme laach (fig. 7a).Lykwols, SEM iepenbiere in oerflak gebiet bedekt mei lytse kristallen skieden troch lege gebieten (Fig. 7b).De TGA fan 'e coating en substraat waard fergelike mei dy fan suver sâlt (figuer 7c).Suver sâlt hat ien asymmetryske pyk by 59,1 °C.It coated aluminium toande twa lytse peaks by 55.5 ° C en 61.3 ° C, wat oanjout op de oanwêzigens fan sink sulfate hydrate.It massaferskil ûntdutsen yn it eksperimint komt oerien mei 10,9 g/m2 by in dehydraasjetemperatuer fan 150 °C.
Lykas yn 'e foarige applikaasje53, waard hydroxyethylcellulose brûkt as bindmiddel om de adhesion en stabiliteit fan' e sorbintcoating te ferbetterjen.Materiaal kompatibiliteit en effekt op adsorption prestaasjes waard beoardiele troch TGA.De analyze wurdt útfierd yn relaasje ta de totale massa, dws it stekproef befettet in metalen plaat brûkt as coating substraat.Adhesion wurdt hifke troch in test basearre op 'e cross notch test definieare yn' e ISO2409 spesifikaasje (kin net foldwaan oan 'e notch skieding spesifikaasje ôfhinklik fan' e spesifikaasje dikte en breedte).
Coating de panielen mei calcium chloride (CaCl2) (sjoch Fig. 8a) resultearre yn unjildige ferdieling, dat waard net waarnommen yn de suvere aluminium coating brûkt foar de transverse notch test.Yn ferliking mei de resultaten foar suver CaCl2, TGA (Fig. 8b) toant twa karakteristike toppen ferskowe nei legere temperatueren fan respektivelik 40 en 20 ° C.De cross-section test lit gjin objektive fergeliking ta, om't it suvere CaCl2-monster (sample oan 'e rjochterkant yn Fig. 8c) in poederige delslach is, dy't de boppeste dieltsjes ferwideret.De HEC-resultaten lieten in heul tinne en unifoarme coating sjen mei befredigjende adhesion.It massaferskil werjûn yn fig.8b komt oerien mei 51,3 g / m2 per ienheid gebiet fan 'e adsorber by in temperatuer fan 150 ° C.
Positive resultaten yn termen fan adhesion en uniformiteit waarden ek krigen mei magnesium sulfate (MgSO4) (sjoch Fig. 9).Analyze fan de desorption proses fan de coating toande de oanwêzigens fan ien peak fan likernôch.60°C.Dizze temperatuer komt oerien mei de wichtichste desorptionstap te sjen yn 'e dehydratisaasje fan suvere sâlten, dy't in oare stap op 44 ° C fertsjintwurdiget.It komt oerien mei de oergong fan hexahydrate nei pentahydrate en wurdt net waarnommen yn it gefal fan coatings mei binders.Dwarsseksjetests litte ferbettere ferdieling en adhesion sjen yn ferliking mei coatings makke mei suver sâlt.It massaferskil waarnommen yn TGA-DTC komt oerien mei 18,4 g / m2 per ienheid gebiet fan 'e adsorber by in temperatuer fan 150 ° C.
Troch ûnregelmjittingen fan it oerflak hat strontiumchloride (SrCl2) in ûngelikense coating op 'e finnen (figuer 10a).De resultaten fan 'e transversale notchtest lieten lykwols unifoarme ferdieling mei signifikant ferbettere adhesion (figuer 10c).TGA-analyze liet in tige lyts ferskil yn gewicht sjen, dat moat wêze troch de legere sâltynhâld yn ferliking mei it metalen substraat.De stappen op 'e kromme litte lykwols de oanwêzigens fan in útdroegingsproses sjen, hoewol de peak is ferbûn mei de temperatuer krigen by it karakterisearjen fan suver sâlt.De peaks by 110 ° C en 70,2 ° C waarnommen yn Fig.10b waarden ek fûn by it analysearjen fan suver sâlt.De wichtichste dehydratisearringsstap dy't yn suver sâlt op 50 ° C waarnommen waard, waard lykwols net wjerspegele yn 'e bochten mei it bynmiddel.Yn tsjinstelling liet it bynmiddelmingsel twa peaks sjen by 20,2 °C en 94,1 °C, dy't net mjitten waarden foar it suvere sâlt (fig. 10b).By in temperatuer fan 150 °C komt it waarnommen massaferskil oerien mei 7,2 g/m2 per ienheid oerflak fan 'e adsorber.
De kombinaasje fan HEC en sinksulfaat (ZnSO4) joech gjin akseptabele resultaten (figuer 11).TGA-analyze fan it beklaaide metaal liet gjin dehydratisearringsprosessen sjen.Hoewol't de ferdieling en adhesion fan 'e coating binne ferbettere, syn eigenskippen binne noch fier fan optimaal.
De ienfâldichste manier om metalen fezels mei in tinne en unifoarme laach te manteljen is wiete ympregnaasje (fig. 12a), dy't de tarieding fan it doel sâlt en impregnaasje fan metalen fezels mei in wetterige oplossing omfettet.
By it tarieden fan wiete ympregnaasje wurde twa haadproblemen tsjinkaam.Oan 'e iene kant foarkomt de oerflakspanning fan' e saline-oplossing de krekte ynkorporaasje fan 'e floeistof yn' e poreuze struktuer.Crystallization op it bûtenste oerflak (figuer 12d) en lucht bubbels fongen binnen de struktuer (figuer 12c) kin allinnich wurde ferlege troch it ferleegjen fan de oerflak spanning en pre-wetting de stekproef mei destillearre wetter.Forsearre ûntbining yn 'e stekproef troch it evakuearjen fan' e loft binnen of troch it meitsjen fan in oplossingsstream yn 'e struktuer binne oare effektive manieren om folsleine filling fan' e struktuer te garandearjen.
It twadde probleem dat ûnder de tarieding tsjinkaam wie it fuortheljen fan de film út in part fan it sâlt (sjoch fig. 12b).Dit ferskynsel wurdt karakterisearre troch de foarming fan in droege coating op de oplossing oerflak, dy't stopet de convectively stimulearre drogen en begjint de diffusion stimulearre proses.De twadde meganisme is folle stadiger as de earste.As resultaat is in hege temperatuer nedich foar in ridlike droegetiid, wat it risiko fergruttet fan bubbels dy't binnen it stekproef foarmje.Dit probleem wurdt oplost troch it yntrodusearjen fan in alternative metoade fan kristallisaasje basearre net op konsintraasjeferoaring (ferdamping), mar op temperatuerferoaring (lykas yn it foarbyld mei MgSO4 yn Fig. 13).
Skematyske werjefte fan it kristallisaasjeproses by it koeljen en skieden fan fêste en floeibere fazen mei MgSO4.
Saturearre sâltoplossingen kinne wurde taret op of boppe keamertemperatuer (HT) mei dizze metoade.Yn it earste gefal waard kristallisaasje twongen troch de temperatuer ûnder keamertemperatuer te ferleegjen.Yn it twadde gefal, kristallisaasje barde doe't de stekproef waard ôfkuolle ta keamertemperatuer (RT).It resultaat is in mingsel fan kristallen (B) en oplost (A), wêrfan it floeibere diel wurdt fuorthelle troch komprimearre loft.Dizze oanpak foarkomt net allinich de foarming fan in film op dizze hydraten, mar ferleget ek de tiid dy't nedich is foar de tarieding fan oare kompositen.It fuortheljen fan floeistof troch komprimearre loft liedt lykwols ta ekstra kristallisaasje fan it sâlt, wat resulteart yn in dikkere coating.
In oare metoade dy't kin wurde brûkt om metalen oerflakken te beklaaien omfettet de direkte produksje fan doelsâlten troch gemyske reaksjes.Coated waarmtewikselers makke troch de reaksje fan soeren op 'e metalen oerflakken fan finnen en buizen hawwe in oantal foardielen, lykas rapportearre yn ús foarige stúdzje.De tapassing fan dizze metoade op fezels late ta tige minne resultaten troch de formaasje fan gassen by de reaksje.De druk fan de wetterstof gas bubbels opbout binnen de sonde en ferskowings as it produkt wurdt útstutsen (figuer 14a).
De coating is feroare troch in gemyske reaksje om de dikte en ferdieling fan 'e coating better te kontrolearjen.Dizze metoade giet it om it trochjaan fan in soere miststream troch it monster (figuer 14b).Dit wurdt ferwachte te resultearjen yn in unifoarme coating troch reaksje mei it substraat metaal.De resultaten wiene befredigjend, mar it proses wie te stadich om as in effektive metoade beskôge te wurden (fig. 14c).Koarte reaksjetiden kinne wurde berikt troch pleatslike ferwaarming.
Om de neidielen fan 'e boppesteande metoaden te oerwinnen, is in coatingmetoade basearre op it brûken fan kleefstoffen ûndersocht.HEC waard selektearre op basis fan de resultaten presintearre yn 'e foarige seksje.Alle samples waarden taret op 3% wt.De binder wurdt mongen mei sâlt.De fezels waarden foarbehannele neffens deselde proseduere as foar de ribben, dat wol sizze yn 50% vol.binnen 15 minuten.sulfuric acid, dan weapen yn natrium hydroxide foar 20 sekonden, wosken yn destillearre wetter en úteinlik weed yn destillearre wetter foar 30 minuten.Yn dit gefal waard in ekstra stap tafoege foar impregnaasje.Dompelje it probleem koart yn in verdunde doelsâltoplossing en droegje op sawat 60 ° C.It proses is ûntworpen om it oerflak fan it metaal te feroarjen, it meitsjen fan nukleaasjeplakken dy't de ferdieling fan 'e coating yn' e lêste etappe ferbetterje.De fibrous struktuer hat ien kant dêr't de filaminten binne tinner en strak ynpakt, en de tsjinoerstelde kant dêr't de filaminten binne dikker en minder ferspraat.Dit is it resultaat fan 52 produksjeprosessen.
De resultaten foar kalsiumchloride (CaCl2) wurde gearfette en yllustrearre mei foto's yn Tabel 1. Goede dekking nei ynokulaasje.Sels dy stringen sûnder sichtbere kristallen op it oerflak hiene metallyske refleksjes fermindere, wat oanjout op in feroaring yn finish.Nei't de samples lykwols waarden ympregnearre mei in wetterich mingsel fan CaCl2 en HEC en droech by in temperatuer fan sawat 60 ° C, waarden de lagen konsintrearre op 'e krusingen fan' e struktueren.Dit is in effekt feroarsake troch de oerflakspanning fan 'e oplossing.Nei it weakjen bliuwt de flüssigens binnen it stekproef troch syn oerflakspanning.Yn prinsipe komt it foar by de krusing fan struktueren.De bêste kant fan it eksimplaar hat ferskate gatten fol mei sâlt.It gewicht tanommen mei 0,06 g / cm3 nei coating.
Coating mei magnesium sulfate (MgSO4) produsearre mear sâlt per ienheid folume (Tabel 2).Yn dit gefal is de mjitten tanimming 0,09 g/cm3.It siedingsproses resultearre yn wiidweidige monsterdekking.Nei it coatingproses blokkearret it sâlt grutte gebieten fan 'e tinne kant fan' e stekproef.Derneist binne guon gebieten fan 'e matte blokkearre, mar wat porositeit wurdt bewarre.Yn dit gefal wurdt sâltfoarming maklik waarnommen op 'e krusing fan' e struktueren, wat befêstiget dat it coatingproses benammen komt troch de oerflakspanning fan 'e floeistof, en net de ynteraksje tusken it sâlt en it metalen substraat.
De resultaten foar de kombinaasje fan strontiumchloride (SrCl2) en HEC lieten ferlykbere eigenskippen sjen as de foarige foarbylden (tabel 3).Yn dit gefal is de tinne kant fan 'e stekproef hast folslein bedutsen.Allinich yndividuele poarjes binne sichtber, foarme tidens it droegjen as gefolch fan de frijlitting fan stoom út it stekproef.It patroan dat op 'e matte kant beoardiele is, is tige ferlykber mei it foarige gefal, it gebiet is blokkearre mei sâlt en de fezels binne net folslein bedekt.
Om it positive effekt fan 'e fibrous struktuer op' e termyske prestaasjes fan 'e waarmtewikseler te evaluearjen, waard de effektive termyske konduktiviteit fan' e coated fibrous struktuer bepaald en fergelike mei it suvere coatingmateriaal.Thermyske konduktiviteit waard mjitten neffens ASTM D 5470-2017 mei it platte paniel-apparaat werjûn yn figuer 15a mei in referinsjemateriaal mei bekende termyske konduktiviteit.Yn ferliking mei oare transiente mjittingmetoaden is dit prinsipe foardielich foar poreuze materialen dy't brûkt wurde yn 'e hjoeddeistige stúdzje, om't de mjittingen wurde útfierd yn in fêste steat en mei in foldwaande stekproefgrutte (basisgebiet 30 × 30 mm2, hichte sawat 15 mm).Samples fan it suvere coating materiaal (referinsje) en de coated fiber struktuer waarden taret foar mjittingen yn 'e rjochting fan' e glêstried en loodrecht op 'e rjochting fan' e glêstried te evaluearjen it effekt fan anisotropic termyske conductivity.De eksimplaren waarden grûn op it oerflak (P320-grit) om it effekt fan oerflakruwheid te minimalisearjen troch eksimplaarfoarming, dy't de struktuer binnen it eksimplaar net reflektearret.