Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com.Tá tacaíocht teoranta CSS ag an leagan brabhsálaí atá in úsáid agat.Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer).Idir an dá linn, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, cuirfimid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Tá sciar den mhargadh de chórais cuisniúcháin asaithe agus caidéil teasa fós sách beag i gcomparáid le córais comhbhrúiteoirí traidisiúnta.In ainneoin an buntáiste ollmhór a bhaineann le teas saor a úsáid (in ionad obair leictreach daor), tá cur i bhfeidhm na gcóras atá bunaithe ar phrionsabail asaithe fós teoranta do roinnt iarratais ar leith.Is é an míbhuntáiste is mó a chaithfear a dhíchur ná an laghdú ar chumhacht shonrach mar gheall ar seoltacht íseal teirmeach agus cobhsaíocht íseal an adsorbent.Tá córais cuisniúcháin asaithe tráchtála den scoth reatha bunaithe ar adsorbers atá bunaithe ar mhalartóirí teasa pláta atá brataithe chun cumas fuaraithe a bharrfheabhsú.Tá a fhios go maith ag na torthaí go laghdaítear an bacainn aistrithe mais mar thoradh ar laghdú tiús an bhrataithe, agus go n-ardóidh an cóimheas idir an t-achar dromchla agus an toirt de na struchtúir seoltacha an chumhacht gan cur isteach ar éifeachtúlacht.Is féidir leis na snáithíní miotail a úsáidtear san obair seo achar dromchla ar leith a sholáthar sa raon 2500–50,000 m2/m3.Léiríonn trí mhodh chun bratuithe an-tanaí ach cobhsaí de hiodráití salainn a fháil ar dhromchlaí miotail, lena n-áirítear snáithíní miotail, chun bratuithe a tháirgeadh, don chéad uair malartóir teasa ard-dlúis cumhachta.Roghnaítear an chóireáil dromchla atá bunaithe ar anodizing alúmanaim chun nasc níos láidre a chruthú idir an sciath agus an tsubstráit.Rinneadh anailís ar mhicreastruchtúr an dromchla mar thoradh air trí úsáid a bhaint as micreascópacht leictreoin scanadh.Frithchaitheamh iomlán laghdaithe Fourier a chlaochlú speictreascópacht infridhearg agus úsáideadh speictreascópacht X-gha-scaipeadh fuinnimh chun láithreacht na speiceas inmhianaithe a sheiceáil sa mheasúnacht.Deimhníodh a gcumas hiodráití a fhoirmiú le hanailís teirmeachgraifímhéadrach comhcheangailte (TGA)/anailís theirmeachagrafaíochta difreálach (DTG).Fuarthas droch-chaighdeán os cionn 0.07 g (uisce)/g (ilchodach) sa bhratú MgSO4, a léirigh comharthaí díhiodráitithe ag thart ar 60 °C agus in-atáirgthe tar éis athhiodráitithe.Fuarthas torthaí dearfacha freisin le SrCl2 agus ZnSO4 le difríocht maise de thart ar 0.02 g/g faoi bhun 100 °C.Roghnaíodh hidroxyethylcellulose mar bhreiseán chun cobhsaíocht agus greamaitheacht an sciath a mhéadú.Rinneadh meastóireacht ar airíonna asaithe na dtáirgí ag TGA-DTG comhuaineach agus tréithríodh a n-greamaitheacht trí mhodh a bhí bunaithe ar na tástálacha a bhfuil cur síos orthu in ISO2409.Tá comhsheasmhacht agus greamaitheacht an bhrataithe CaCl2 feabhsaithe go mór, agus a chumas asaithe á chothabháil ag an am céanna le difríocht meáchain de thart ar 0.1 g/g ag teochtaí faoi bhun 100 °C.Ina theannta sin, coimeádann MgSO4 an cumas hiodráití a fhoirmiú, ag taispeáint maisdifríocht níos mó ná 0.04 g/g ag teochtaí faoi bhun 100 °C.Ar deireadh, scrúdaítear snáithíní miotail brataithe.Léiríonn na torthaí gur féidir le seoltacht theirmeach éifeachtach an struchtúir shnáithíneach atá brataithe le Al2(SO4)3 a bheith 4.7 uair níos airde i gcomparáid le toirt Al2(SO4)3 íon.Scrúdaíodh sciath na bratuithe a ndearnadh staidéar orthu go radhairc, agus rinneadh meastóireacht ar an struchtúr inmheánach ag baint úsáide as íomhá micreascópach de na tras-ailt.Fuarthas sciath Al2(SO4)3 le tiús de thart ar 50 µm, ach ní mór an próiseas iomlán a bharrfheabhsú chun dáileadh níos aonfhoirmí a bhaint amach.
Tá go leor aird tugtha ar chórais asaithe le blianta beaga anuas mar go soláthraíonn siad rogha eile atá neamhdhíobhálach don chomhshaol le caidéil teasa comhbhrú traidisiúnta nó córais cuisniúcháin.Le caighdeáin chompord ag ardú agus meánteochtaí domhanda, féadfaidh córais asaithe spleáchas ar bhreoslaí iontaise a laghdú go luath amach anseo.Ina theannta sin, is féidir aon fheabhsuithe ar chuisniú asaithe nó caidéil teasa a aistriú chuig stóráil fuinnimh theirmeach, rud a léiríonn méadú breise ar an acmhainneacht le haghaidh úsáid éifeachtach fuinnimh phríomha.Is é an buntáiste is mó a bhaineann le caidéil teasa asaithe agus córais cuisniúcháin ná gur féidir leo oibriú le mais teasa íseal.Déanann sé seo oiriúnach iad d'fhoinsí teocht íseal ar nós fuinneamh na gréine nó teas dramhaíola.Maidir le hiarratais stórála fuinnimh, tá buntáiste ag an asaithe go bhfuil dlús fuinnimh níos airde agus níos lú diomailt fuinnimh i gcomparáid le stóráil teasa ciallmhar nó folaigh.
Leanann caidéil teasa asaithe agus córais cuisniúcháin an timthriall teirmidinimiciúil céanna lena gcomhghleacaithe comhbhrú gaile.Is é an príomh-difríocht ná athsholáthar comhpháirteanna comhbhrúiteora le adsorbers.Tá an eilimint in ann gal cuisneáin ísealbhrú a adsorbú ag teochtaí measartha, ag galú níos mó cuisneáin fiú nuair a bhíonn an leacht fuar.Is gá fuarú leanúnach an adsorber a áirithiú chun eantalpacht asaithe (exotherm) a eisiamh.Athghintear an adsorber ag teocht ard, rud a fhágann go n-ionsaíonn gal an chuisneáin.Caithfidh téamh leanúint ar aghaidh ag soláthar eantalpacht an dí-asaithe (inteirmeach).Toisc go bhfuil athruithe teochta tréithrithe ag próisis asaithe, éilíonn dlús ardchumhachta seoltacht teirmeach ard.Mar sin féin, tá seoltacht íseal teirmeach ar an míbhuntáiste is mó i bhformhór na n-iarratas.
Is í príomhfhadhb na seoltachta ná a meánluach a mhéadú agus an cosán iompair a sholáthraíonn sreabhadh gal asaithe / dí-asaithe a chothabháil.Úsáidtear dhá chur chuige go coitianta chun é seo a bhaint amach: malartóirí teasa ilchodacha agus malartóirí teasa brataithe.Is iad na hábhair chomhchodacha is mó tóir agus rathúla iad siúd a úsáideann breiseáin carbóin-bhunaithe, eadhon graifít leathnaithe, carbóin gníomhachtaithe, nó snáithíní carbóin.Oliveira et al.2 púdar graifít leathnaithe líonta le clóiríd chailciam chun asaitheóir a tháirgeadh a bhfuil saintoilleadh fuaraithe (SCP) de suas le 306 W/kg aige agus comhéifeacht feidhmíochta (COP) de suas le 0.46.Tá Zajaczkowski et al.Mhol 3 teaglaim de graifít leathnaithe, snáithín carbóin agus clóiríd chailciam le seoltacht iomlán de 15 W/mK.Rinne Jian et al4 tástáil ar chomhchodanna le haigéad sulfarach cóireáilte graifít nádúrtha leathnaithe (ENG-TSA) mar fhoshraith i dtimthriall fuaraithe asaithe dhá chéim.Sa tsamhail thuar COP ó 0.215 go 0.285 agus SCP ó 161.4 go 260.74 W/kg.
Is é an réiteach is inmharthana ar fad ná an malartóir teasa brataithe.Is féidir meicníochtaí brataithe na malartóirí teasa seo a roinnt ina dhá chatagóir: sintéis dhíreach agus greamacháin.Is é an modh is rathúla ná sintéis dhíreach, a bhaineann le foirmiú ábhair adsorbing go díreach ar dhromchla malartóirí teasa ó na himoibrithe cuí.Tá modh paitinnithe ag Sotech5 chun zeolite brataithe a shintéisiú le húsáid i sraith fuaraitheoirí a mhonaraigh Fahrenheit GmbH.Rinne Schnabel et al6 tástáil ar fheidhmíocht dhá zeolite atá brataithe ar chruach dhosmálta.Mar sin féin, ní oibríonn an modh seo ach le adsorbents sonracha, rud a fhágann gur rogha suimiúil eile sciath le greamacháin.Is substaintí éighníomhacha iad greamaitheoirí a roghnaítear chun tacú le greamaitheacht sorbach agus/nó le haistriú mais, ach níl aon ról acu i bhfeabhsú asaithe nó seoltachta.Freni et al.7 malartóir teasa alúmanaim brataithe le zeolite AQSOA-Z02 cobhsaithe le ceanglóra cré-bhunaithe.Rinne Calabrese et al.8 staidéar ar ullmhú bratuithe zeolite le nascóirí polaiméire.Mhol Ammann et al.9 modh chun bratuithe zeolite póiriúla a ullmhú ó mheascáin mhaighnéadacha d'alcól polaivinile.Úsáidtear alúmana (alúmana) freisin mar ceanglóra 10 san adsorber.Go bhfios dúinn, ní úsáidtear ceallalós agus hiodrocsaieitiléin ceallalóis ach amháin i gcomhcheangal le asaithe fisiceacha11,12.Uaireanta ní úsáidtear an gliú don phéint, ach úsáidtear é chun an struchtúr 13 a thógáil ar a shon féin.Déanann an meascán de mhaitrísí polaiméire alginate le hiodráití salainn iolracha struchtúir coirníní ilchodacha solúbtha a choscann sceitheadh ​​​​le linn a thriomú agus a sholáthraíonn aistriú mais leordhóthanach.Baineadh úsáid as créanna cosúil le bentonite agus attapulgite mar cheangail chun comhábhair a ullmhú15,16,17.Baineadh úsáid as eitilceallalós chun clóiríd chailciam18 nó suilfíd sóidiam19 a mhicreacapsúchán.
Is féidir comhdhúile le struchtúr miotail scagach a roinnt ina malartóirí teasa breiseáin agus malartóirí teasa brataithe.Is é an buntáiste a bhaineann leis na struchtúir seo ná an t-achar dromchla ard sonrach.Mar thoradh air seo tá dromchla teagmhála níos mó idir adsorbent agus miotail gan mais támh a chur leis, rud a laghdaíonn éifeachtacht iomlán an timthriall cuisniúcháin.Lang et al.Tá feabhas tagtha ar 20 ar sheoltacht iomlán adsorber zeolite le struchtúr honeycomb alúmanaim.Dúirt Gillerminot et al.D'fheabhsaigh 21 seoltacht theirmeach na sraitheanna zeolite NaX le cúr copar agus nicil.Cé go n-úsáidtear ábhair chomhchodacha mar ábhair athraithe céime (PCManna), tá torthaí Li et al.22 agus Zhao et al.Is díol spéise iad 23 freisin maidir le ceimiciú.Rinne siad comparáid idir feidhmíocht graifít leathnaithe agus cúr miotail agus tháinig siad ar an gconclúid go raibh an dara ceann níos fearr mura raibh creimeadh ina cheist.Tá Palomba et al.chuir siad struchtúir phóiriúla mhiotalacha eile i gcomparáid le déanaí24.Van der Pal et al.rinne staidéar ar shalainn miotail leabaithe i cúr 25 .Freagraíonn na samplaí go léir roimhe seo do shraitheanna dlúth d'asaithe cáithníneacha.Ní úsáidtear struchtúir phóiriúla miotail go praiticiúil chun adsorbers a chóta, rud atá ina réiteach níos fearr.Tá sampla de cheangal le zeolites le fáil in Wittstadt et al.26 ach ní dhearnadh aon iarracht hiodráití salainn a cheangal in ainneoin a ndlús fuinnimh níos airde 27 .
Dá bhrí sin, déanfar trí mhodh chun bratuithe adsorbent a ullmhú a iniúchadh san Airteagal seo: (1) sciath ceanglóra, (2) imoibriú díreach, agus (3) cóireáil dromchla.Ba é Hidroxyethylcellulose an rogha ceanglóra san obair seo mar gheall ar chobhsaíocht a tuairiscíodh roimhe seo agus greamaitheacht maith brataithe i gcomhar le adsorbents fisiceacha.Rinneadh an modh seo a imscrúdú ar dtús le haghaidh bratuithe árasán agus níos déanaí i bhfeidhm ar struchtúir snáithíní miotail.Roimhe seo, tuairiscíodh réamhanailís ar fhéidearthacht imoibrithe ceimiceacha le foirmiú bratuithe adsorbent.Tá taithí roimhe seo á aistriú anois chuig sciath struchtúir snáithíní miotail.Is modh é an chóireáil dromchla a roghnaíodh don obair seo atá bunaithe ar anodizing alúmanaim.Tá anodizing alúmanaim comhcheangailte go rathúil le salainn miotail chun críocha aeistéitiúla29.Sna cásanna seo, is féidir bratuithe an-chobhsaí agus resistant creimeadh a fháil.Mar sin féin, ní féidir leo aon phróiseas asaithe nó dí-asú a dhéanamh.Cuirtear i láthair sa pháipéar seo leagan den chur chuige seo a cheadaíonn mais a bhogadh ag baint úsáide as airíonna greamaitheacha an phróisis bhunaidh.Chomh fada agus is eol dúinn, ní dhearnadh staidéar ar aon cheann de na modhanna a gcuirtear síos orthu anseo roimhe seo.Is ionann iad agus teicneolaíocht nua an-suimiúil mar go gceadaíonn siad foirmiú bratuithe adsorbent hiodráitithe, a bhfuil roinnt buntáistí acu thar na adsorbents fisiceacha a ndéantar staidéar orthu go minic.
Chuir ALINVEST Břidličná, Poblacht na Seice, na plátaí alúmanaim stampáilte a úsáideadh mar fhoshraitheanna do na turgnaimh seo ar fáil.Tá 98.11% alúmanam, 1.3622% iarann, 0.3618% mangainéise agus rianta de copar, maignéisiam, sileacain, tíotáiniam, since, cróimiam agus nicil.
Roghnaítear na hábhair a roghnaítear chun comhchodanna a mhonarú de réir a n-airíonna teirmidinimiciúla, eadhon, ag brath ar an méid uisce is féidir leo a asú / a dhí-asú ag teochtaí faoi bhun 120 °C.
Tá sulfáit mhaignéisiam (MgSO4) ar cheann de na salainn hiodráitithe is suimiúla agus is mó a ndearnadh staidéar air30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Rinneadh na hairíonna teirmidinimice a thomhas go córasach agus fuarthas amach go bhfuil siad oiriúnach le haghaidh feidhmeanna i réimsí cuisniúcháin asaithe, caidéil teasa agus stórála fuinnimh.Úsáideadh sulfáit mhaignéisiam tirim CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, an Ghearmáin).
Is salann dea-staidéar eile é clóiríd chailciam (CaCl2) (H319) toisc go bhfuil airíonna teirmidinimiciúla suimiúla ag a hiodráit41,42,43,44.Heicsehiodráit clóiríd chailciam CAS-Uimh.7774-34-7 97% a úsáideadh (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, an Ghearmáin).
Tá airíonna teirmidinimiciúla ag sulfáit since (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) agus a hiodráití atá oiriúnach do phróisis asaithe teocht íseal45,46.Úsáideadh heptahydrate sulfáit since CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, an Ghearmáin).
Tá airíonna teirmidinimiciúla suimiúla4,45,47 ag clóiríd strointiam (SrCl2) (H318) freisin, cé go bhfuil sé comhcheangailte go minic le amóinia i gcaidéal teasa asaithe nó i dtaighde stórála fuinnimh.Úsáideadh heicseahiodráit clóiríd strointiam CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) don tsintéis.
Níl sulfáit chopair (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) i measc na hiodráití a fhaightear go minic sa litríocht ghairmiúil, cé go bhfuil a n-airíonna teirmidinimice suimiúil d'fheidhmchláir teocht íseal48,49.Úsáideadh sulfáit chopair CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, SAM) don tsintéis.
Tá clóiríd mhaignéisiam (MgCl2) ar cheann de na salainn hiodráitithe a fuair aird níos mó le déanaí i réimse na stórála fuinnimh teirmeach50,51.Baineadh úsáid as heicseahiodráit clóiríd maignéisiam CAS-Nr.7791-18-6 grád cógaisíochta íon (Applichem GmbH., Darmstadt, an Ghearmáin) le haghaidh na dturgnaimh.
Mar a luadh thuas, roghnaíodh hidroxyethyl ceallalóis mar gheall ar na torthaí dearfacha in iarratais den chineál céanna.Is é an t-ábhar a úsáidtear inár sintéis ná hidroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
Déantar snáithíní miotail as sreanga gearra atá nasctha le chéile trí chomhbhrú agus shintéiriú, próiseas ar a dtugtar eastóscadh leá breogán (CME)52.Ciallaíonn sé seo go mbraitheann a seoltacht theirmeach ní hamháin ar sheoltacht mórchóir na miotail a úsáidtear i monarú agus porosity an struchtúir deiridh, ach freisin ar cháilíocht na bannaí idir na snáitheanna.Níl na snáithíní isotrópacha agus is gnách go ndéantar iad a dháileadh i dtreo áirithe le linn táirgeadh, rud a fhágann go bhfuil an seoltacht theirmeach sa treo trasnánach i bhfad níos ísle.
Rinneadh imscrúdú ar airíonna ionsúcháin uisce trí úsáid a bhaint as anailís chomhuaineach theirmeachóipmhéadrach (TGA)/anailís theirmeachagrafaíochta difreálach (DTG) i bpacáiste folúis (Netzsch TG 209 F1 Libra).Rinneadh na tomhais in atmaisféar nítrigine atá ag sileadh ag ráta sreafa 10 ml/nóiméad agus raon teochta ó 25 go 150 ° C i breogáin ocsaíd alúmanaim.Ba é an ráta téimh 1 ° C/min, bhí an meáchan samplach éagsúil ó 10 go 20 mg, ba é an taifeach ná 0.1 μg.Sa obair seo, ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuil neamhchinnteacht mhór ag an difríocht mais in aghaidh an aonaid dromchla.Tá na samplaí a úsáidtear i TGA-DTG an-bheag agus gearrtha go neamhrialta, rud a fhágann go bhfuil a gcinneadh limistéir míchruinn.Ní féidir na luachanna seo a eachtarshuíomh go limistéar níos mó ach amháin má chuirtear diallais mhóra san áireamh.
Frithchaitheamh iomlán caolaithe Fuarthas speictrim infridhearg Trasfhoirmithe Fourier (ATR-FTIR) ar speictriméadar Bruker Vertex 80 v FTIR (Bruker Optik GmbH, Leipzig, an Ghearmáin) ag baint úsáide as cúlpháirtí platanam ATR (Bruker Optik GmbH, an Ghearmáin).Tomhaiseadh an speictream de chriostail íonghlana diamaint thirim go díreach i bhfolús sular úsáideadh na samplaí mar chúlra le haghaidh tomhais turgnamhacha.Tomhaiseadh na samplaí i bhfolús ag baint úsáide as taifeach speictreach 2 cm-1 agus meánlíon scanadh de 32. Raon tonnuimhir ó 8000 go 500 cm-1.Rinneadh anailís speictreach ag baint úsáide as an gclár OPUS.
Rinneadh anailís SEM ag baint úsáide as DSM 982 Gemini ó Zeiss ag luasghéarú voltais 2 agus 5 kV.Rinneadh speictreascópacht X-ghathaithe fuinnimh (EDX) ag baint úsáide as Córas Thermo Fischer 7 le brathadóir sileacain fuaraithe Peltier (SSD).
Rinneadh plátaí miotail a ullmhú de réir an nós imeachta cosúil leis an gceann a thuairiscítear i 53. Ar dtús, tumadh an pláta in aigéad sulfarach 50%.15 nóiméad.Ansin tugadh isteach iad i dtuaslagán hiodrocsaíd sóidiam 1 M ar feadh thart ar 10 soicind.Ansin nite na samplaí le méid mór uisce driogtha, agus ansin sáithithe in uisce driogtha ar feadh 30 nóiméad.Tar éis réamhchóireáil dromchla, tumadh na samplaí i dtuaslagán sáithithe 3%.HEC agus salann sprioc.Ar deireadh, tóg amach iad agus triomaigh iad ag 60°C.
Feabhsaítear agus neartaíonn an modh anodizing an ciseal ocsaíd nádúrtha ar an miotail éighníomhach.Rinneadh na painéil alúmanaim a anodized le haigéad sulfarach i stát cruaite agus ansin séalaithe in uisce te.Lean anóidiú eitseáil tosaigh le 1 mol/l NaOH (600 s) agus neodrú ina dhiaidh sin in 1 mol/l HNO3 (60 s).Is meascán é an tuaslagán leictrilít de 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, agus 1 M MgSO4 + 7H2O.Rinneadh anodizing ag (40 ± 1) °C, 30 mA/cm2 ar feadh 1200 soicind.Rinneadh an próiseas séalaithe i réitigh sáile éagsúla mar a thuairiscítear sna hábhair (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Tá an sampla bruite ann ar feadh 1800 soicind.
Imscrúdaíodh trí mhodhanna éagsúla chun cumaisc a tháirgeadh: sciath ghreamaitheacha, imoibriú díreach, agus cóireáil dromchla.Déantar na buntáistí agus na míbhuntáistí a bhaineann le gach modh oiliúna a anailísiú agus a phlé go córasach.Baineadh úsáid as breathnóireacht dhíreach, nanaíomháú, agus anailís cheimiceach/eilimintiúil chun na torthaí a mheas.
Roghnaíodh anodizing mar mhodh cóireála dromchla comhshó chun greamaitheacht hiodráití salainn a mhéadú.Cruthaíonn an chóireáil dromchla seo struchtúr scagach d'alúmana (alúmana) go díreach ar an dromchla alúmanaim.Go traidisiúnta, tá an modh seo comhdhéanta de dhá chéim: cruthaíonn an chéad chéim struchtúr scagach ocsaíd alúmanaim, agus cruthaíonn an dara céim sciath de hiodrocsaíd alúmanaim a dhúnann na pores.Seo a leanas dhá mhodh chun salann a bhlocáil gan bac a chur ar rochtain ar an gcéim gáis.Is éard atá sa chéad cheann ná córas meala ag baint úsáide as feadáin bheaga ocsaíd alúmanaim (Al2O3) a fhaightear sa chéad chéim chun na criostail adsorbent a shealbhú agus a ghreamaitheacht le dromchlaí miotail a mhéadú.Tá trastomhas de thart ar 50 nm agus fad 200 nm ag na cíoraí meala mar thoradh air (Fíor 1a).Mar a luadh cheana, déantar na cuais seo a dhúnadh sa dara céim de ghnáth le sraith tanaí de boehmite Al2O(OH)2 arna thacú ag próiseas fiuchphointe an fheadáin alúmana.Ar an dara modh, déantar an próiseas séalaithe seo a mhodhnú sa chaoi is go ngabhtar na criostail salainn i gciseal aonfhoirmeach a chlúdaíonn boehmite (Al2O(OH)), nach n-úsáidtear le haghaidh séalaithe sa chás seo.Déantar an dara céim i dtuaslagán sáithithe den salann comhfhreagrach.Tá méideanna sa raon 50-100 nm ag na patrúin a gcuirtear síos orthu agus tá cuma braon splancacha orthu (Fig. 1b).Tá struchtúr spásúil fhuaimnithe ag an dromchla a fhaightear mar thoradh ar an bpróiseas séalaithe le limistéar teagmhála méadaithe.Tá an patrún dromchla seo, mar aon lena iliomad cumraíochtaí nasctha, oiriúnach chun criostail salainn a iompar agus a shealbhú.Is cosúil go bhfuil an dá struchtúr a bhfuil cur síos déanta orthu fíor-scagach agus go bhfuil cuais bheaga acu a bhfuil an chuma orthu go bhfuil siad oiriúnach go maith chun hiodráití salainn a choinneáil agus chun gala a ionsú don salann le linn oibriú an asaithe.Mar sin féin, is féidir le hanailís eiliminteach ar na dromchlaí seo ag baint úsáide as EDX rianmhéid maignéisiam agus sulfair a bhrath ar dhromchla boehmite, nach n-aimsítear i gcás dromchla alúmana.
Dhearbhaigh ATR-FTIR an tsampla gur sulfáit mhaignéisiam an dúil (féach Fíor 2b).Taispeánann an speictream buaic ian sulfáit shaintréithe ag 610–680 agus 1080–1130 cm–1 agus buaiceanna saintréithiúla uisce laitíse ag 1600–1700 cm–1 agus 3200–3800 cm–1 (féach Fíor 2a, c).).Ní beagnach athraíonn láithreacht na n-ian maignéisiam an speictream54.
(a) EDX de phláta alúmanaim MgSO4 atá brataithe le boehmít, (b) speictream ATR-FTIR de bhratuithe boehmite agus MgSO4, (c) speictream ATR-FTIR de MgSO4 íon.
Dheimhnigh TGA éifeachtacht asaithe a chothabháil.Ar fig.Taispeánann 3b buaic dí-asú de thart ar.60°C.Ní fhreagraíonn an bhuaic seo do theocht an dá bhuaic a breathnaíodh i TGA de shalann íon (Fíor 3a).Rinneadh meastóireacht ar atrialltacht an timthriall asaithe-dí-asaithe, agus breathnaíodh an cuar céanna tar éis na samplaí a chur in atmaisféar tais (Fíor 3c).D’fhéadfadh na difríochtaí a breathnaíodh sa dara céim den dí-asú a bheith mar thoradh ar dhíhiodráitiú in atmaisféar atá ag sileadh, mar is minic go mbíonn díhiodráitiú neamhiomlán mar thoradh air seo.Comhfhreagraíonn na luachanna seo do thart ar 17.9 g/m2 sa chéad dhí-uisciú agus 10.3 g/m2 sa dara dí-uisciú.
Comparáid idir anailís TGA ar boehmite agus MgSO4: Anailís TGA ar MgSO4 (a), meascán (b) agus tar éis athhiodráitithe (c).
Rinneadh an modh céanna le clóiríd chailciam mar adsorbent.Cuirtear na torthaí i láthair i bhFíor 4. Léirigh iniúchadh ar an dromchla mionathruithe ar an glow miotalach.Is ar éigean atá an fionnaidh le feiceáil.Dhearbhaigh SEM láithreacht criostail bheaga a dháileadh go cothrom ar an dromchla.Níor léirigh TGA, áfach, aon díhiodráitiú faoi 150°C.D'fhéadfadh sé seo a bheith mar gheall ar an bhfíric go bhfuil an cion salainn ró-bheag i gcomparáid le mais iomlán an tsubstráit lena bhrath ag TGA.
Léirítear torthaí cóireála dromchla an sciath sulfáit chopair tríd an modh anodizing i bhfíor.5. Sa chás seo, níor tharla ionchorprú ionchasach CuSO4 isteach sa struchtúr Al ocsaíd.Ina áit sin, breathnaítear snáthaidí scaoilte mar go n-úsáidtear iad go coitianta le haghaidh hiodrocsaíd chopair Cu(OH)2 a úsáidtear le ruaimeanna turquoise tipiciúla.
Rinneadh tástáil ar an gcóireáil dromchla anodized freisin i gcomhar le clóiríd strointiam.Léirigh na torthaí clúdach míchothrom (féach Fíor 6a).Chun a chinneadh an gclúdaigh an salann an dromchla iomlán, rinneadh anailís EDX.Is beag strointiam agus a lán alúmanaim a thaispeánann an cuar do phointe sa limistéar liath (pointe 1 i bhFíor 6b).Léiríonn sé seo cion íseal strointiam sa chrios tomhaiste, rud a léiríonn, ar a seal, clúdach íseal de chlóiríd strointiam.Os a choinne sin, tá cion ard strointiam ag limistéir bhána agus cion íseal alúmanaim (pointí 2-6 in Fíor. 6b).Léiríonn anailís EDX ar an limistéar bán poncanna níos dorcha (pointí 2 agus 4 i bhFíor 6b), íseal i clóirín agus ard i sulfair.D'fhéadfadh sé seo léiriú ar fhoirmiú sulfáit strointiam.Léiríonn poncanna níos gile ard-ábhar clóirín agus cion íseal sulfair (pointí 3, 5, agus 6 i bhFíor 6b).Is féidir é seo a mhíniú ag an bhfíric go bhfuil an chuid is mó den sciath bán comhdhéanta de chlóiríd strointiam ionchais.Dheimhnigh TGA an tsampla léirmhíniú na hanailíse le buaicphointe ag teocht shainiúil clóiríd strointiam íon (Fíor 6c).Is féidir a luach beag a chosaint trí chodán beag salainn i gcomparáid le mais na tacaíochta miotail.Freagraíonn mais an dí-asaithe a aimsítear sna turgnaimh don mhéid 7.3 g/m2 a thugtar amach in aghaidh aonaid achair an asaithe ag teocht 150°C.
Rinneadh tástáil freisin ar bhratuithe sulfáit since cóireáilte le eoxal.Go macrascópach, is ciseal an-tanaí agus aonfhoirmeach é an sciath (Fíor 7a).Mar sin féin, léirigh SEM achar dromchla clúdaithe le criostail bheaga scartha le limistéir fholmha (Fíor 7b).Cuireadh TGA an bhrataithe agus an tsubstráit i gcomparáid leis an salann íon (Fíor 7c).Tá buaic neamhshiméadrach amháin ag salann íon ag 59.1°C.Léirigh an t-alúmanam brataithe dhá bhuaic bheag ag 55.5°C agus 61.3°C, rud a léiríonn láithreacht hiodráit sulfáit since.Freagraíonn an difríocht mhais a nochtar sa turgnamh do 10.9 g/m2 ag teocht díhiodráitithe 150°C.
Mar a bhí san iarratas roimhe seo53, baineadh úsáid as ceallalóis hidroxyethile mar ceanglóra chun greamaitheacht agus cobhsaíocht an tsciath sorbent a fheabhsú.Rinne TGA measúnú ar chomhoiriúnacht ábhair agus ar éifeacht ar fheidhmíocht asaithe.Déantar an anailís maidir leis an mais iomlán, ie cuimsíonn an sampla pláta miotail a úsáidtear mar fhoshraith brataithe.Déantar an greamaitheacht a thástáil trí thástáil atá bunaithe ar an tástáil tras-notch a shainítear i sonraíocht ISO2409 (ní féidir leis an tsonraíocht scaradh notch a chomhlíonadh ag brath ar thiús agus leithead na sonraíochta).
Bhí dáileadh míchothrom mar thoradh ar na painéil a chumhdach le clóiríd chailciam (CaCl2) (féach Fíor 8a), rud nár breathnaíodh sa sciath alúmanaim íon a úsáideadh don tástáil trasnán.I gcomparáid leis na torthaí do CaCl2 íon, léiríonn TGA (Fíor 8b) dhá bhuaic shaintréithe a aistríodh i dtreo teochtaí níos ísle de 40 agus 20 ° C, faoi seach.Ní cheadaíonn an tástáil trasghearrtha comparáid oibiachtúil a dhéanamh toisc gur deascán púdraithe é an sampla CaCl2 íon (sampla ar dheis i bhFíor 8c), a bhaineann na cáithníní is airde amach.Léirigh torthaí HEC sciath an-tanaí agus aonfhoirmeach le greamaitheacht shásúil.An difríocht mhais a thaispeántar i bhfíor.Freagraíonn 8b do 51.3 g/m2 in aghaidh an aonaid achair den asaithe ag teocht 150 °C.
Fuarthas torthaí dearfacha maidir le greamaitheacht agus aonfhoirmeacht freisin le sulfáit mhaignéisiam (MgSO4) (féach Fíor 9).Léirigh anailís ar phróiseas dí-asú na brataithe láithreacht buaic amháin de thart.60°C.Freagraíonn an teocht seo don phríomhchéim dí-asaithe a fheictear i ndíhiodráitiú salainn íona, rud a léiríonn céim eile ag 44°C.Comhfhreagraíonn sé don aistriú ó heicseahiodráit go peintehiodráit agus ní thugtar faoi deara é i gcás bratuithe le ceanglóirí.Léiríonn tástálacha trasghearrtha dáileadh agus greamaitheacht feabhsaithe i gcomparáid le bratuithe a dhéantar ag baint úsáide as salann íon.Freagraíonn an difríocht mhais a breathnaíodh in TGA-DTC do 18.4 g/m2 in aghaidh an aonaid achair den asaithe ag teocht 150 °C.
Mar gheall ar neamhrialtachtaí dromchla, tá sciath míchothrom ag clóiríd strointiam (SrCl2) ar na heití (Fíor 10a).Mar sin féin, léirigh torthaí na tástála trasnán notch dáileadh aonfhoirmeach le greamaitheacht feabhsaithe go suntasach (Fíor 10c).Léirigh anailís TGA difríocht an-bheag i meáchan, a chaithfidh a bheith mar gheall ar an ábhar salainn níos ísle i gcomparáid leis an tsubstráit miotail.Mar sin féin, léiríonn na céimeanna ar an gcuar láithreacht próiseas díhiodráitithe, cé go bhfuil baint ag an mbuaic leis an teocht a fhaightear nuair a bhíonn salann íon ag tréithriú.Na beanna ag 110°C agus 70.2°C breathnaithe i bhFíoracha.Fuarthas 10b freisin nuair a rinneadh anailís ar shalann íon.Mar sin féin, níor léiríodh an phríomhchéim díhiodráitithe a breathnaíodh i salann íon ag 50°C sna cuair a úsáideann an ceanglóra.I gcodarsnacht leis sin, léirigh an meascán ceanglóra dhá bhuaic ag 20.2 ° C agus 94.1 ° C, nach raibh a thomhas le haghaidh an salann íon ( Fíor. 10b ).Ag teocht 150 °C, comhfhreagraíonn an difríocht maise breathnaithe do 7.2 g/m2 in aghaidh an aonaid achair den asaithe.
Níor thug an meascán de HEC agus sulfáit since (ZnSO4) torthaí inghlactha (Fíor 11).Níor nocht anailís TGA ar an miotal brataithe aon phróisis díhiodráitithe.Cé go bhfuil feabhas tagtha ar dháileadh agus ar ghreamaitheacht na sciath, tá a chuid maoine fós i bhfad ó optamach.
Is é an bealach is simplí chun snáithíní miotail a chóta le sraith tanaí aonfhoirmeach ná tuile fliuch (Fíor 12a), lena n-áirítear ullmhú an sprioc-salann agus tuile snáithíní miotail le tuaslagán uiscí.
Nuair a bhíonn tú ag ullmhú le haghaidh tuile fliuch, aimsítear dhá phríomhfhadhb.Ar thaobh amháin, cuireann teannas dromchla an tuaslagáin saline cosc ​​ar ionchorprú ceart an leachta isteach sa struchtúr scagach.Ní féidir criostalú ar an dromchla seachtrach (Fíor 12d) agus boilgeoga aeir atá gafa taobh istigh den struchtúr (Fíor 12c) a laghdú ach an teannas dromchla a ísliú agus an sampla a réamh-fhliuchadh le huisce driogtha.Is bealaí éifeachtacha eile iad díscaoileadh éigeantach sa sampla tríd an aer a aslonnú laistigh nó trí shreabhadh réitigh a chruthú sa struchtúr chun líonadh iomlán an struchtúir a chinntiú.
Ba é an dara fadhb a fuarthas le linn an ullmhúcháin ná an scannán a bhaint as cuid den salann (féach Fíor 12b).Tá an feiniméan seo tréithrithe ag foirmiú sciath tirim ar an dromchla díscaoilte, rud a stopann an triomú spreagtha convectively agus a thosaíonn an próiseas spreagtha idirleata.Tá an dara meicníocht i bhfad níos moille ná an chéad cheann.Mar thoradh air sin, tá gá le teocht ard ar feadh tréimhse réasúnta a thriomú, rud a mhéadaíonn an baol boilgeoga a fhoirmiú taobh istigh den sampla.Réitítear an fhadhb seo trí mhodh criostalaithe eile a thabhairt isteach bunaithe ní ar athrú tiúchana (galú), ach ar athrú teochta (mar atá sa sampla le MgSO4 i bhFíor 13).
Léiriú scéimreach ar an bpróiseas criostalaithe le linn fuaraithe agus scaradh na gcéimeanna soladacha agus leachtacha ag baint úsáide as MgSO4.
Is féidir tuaslagáin salainn sháithithe a ullmhú ag nó os cionn teocht an tseomra (HT) ag baint úsáide as an modh seo.Sa chéad chás, cuireadh iachall ar chriostalú tríd an teocht a ísliú faoi theocht an tseomra.Sa dara cás, tharla criostalú nuair a fhuaraíodh an sampla go teocht an tseomra (RT).Is é an toradh ná meascán de chriostail (B) agus tuaslagtha (A), agus baintear an chuid leachtach de ag aer comhbhrúite.Ní hamháin go seachnóidh an cur chuige seo foirmiú scannáin ar na hiodráití seo, ach laghdaíonn sé freisin an t-am a theastaíonn le haghaidh comhdhúile eile a ullmhú.Mar sin féin, má bhaintear an leacht le haer comhbhrúite, déantar criostalú breise ar an salann, rud a fhágann go bhfuil sciath níos tibhe ann.
Is éard atá i gceist le modh eile is féidir a úsáid chun dromchlaí miotail a chóta ná sprioc-salainn a tháirgeadh go díreach trí imoibrithe ceimiceacha.Tá roinnt buntáistí ag malartóirí teasa brataithe a dhéantar trí imoibriú aigéid ar dhromchlaí miotail eití agus feadáin, mar a tuairiscíodh inár staidéar roimhe seo.Mar thoradh ar chur i bhfeidhm an mhodha seo ar shnáithíní bhí torthaí an-lag mar gheall ar fhoirmiú gáis le linn an imoibrithe.Méadaíonn brú na mboilgeog gáis hidrigine taobh istigh den taiscéalaí agus aistrítear de réir mar a scaoiltear an táirge amach (Fíor 14a).
Athraíodh an sciath trí imoibriú ceimiceach chun tiús agus dáileadh an sciath a rialú níos fearr.Is éard atá i gceist leis an modh seo ná sruth ceo aigéadach a chur tríd an sampla (Fíor 14b).Táthar ag súil go mbeidh sciath aonfhoirmeach mar thoradh air seo trí imoibriú le miotail an tsubstráit.Bhí na torthaí sásúil, ach bhí an próiseas ró-mhall chun a mheas mar mhodh éifeachtach (Fíor 14c).Is féidir amanna frithghníomhaithe níos giorra a bhaint amach trí théamh áitiúil.
Chun míbhuntáistí na modhanna thuas a shárú, rinneadh staidéar ar mhodh sciath bunaithe ar úsáid greamacháin.Roghnaíodh HEC bunaithe ar na torthaí a cuireadh i láthair sa chuid roimhe seo.Ullmhaíodh na samplaí go léir ag 3% wt.Tá an ceanglóra measctha le salann.Rinneadh na snáithíní a réamhchóireáil de réir an nós imeachta céanna leis na heasnacha, ie sáithithe i 50% toirte.laistigh de 15 nóiméad.aigéad sulfarach, ansin sáithithe i hiodrocsaíd sóidiam ar feadh 20 soicind, nite in uisce driogtha agus ar deireadh sáithithe in uisce driogtha ar feadh 30 nóiméad.Sa chás seo, cuireadh céim bhreise leis roimh an tuile.Tum an sampla go hachomair i dtuaslagán caol sprice salainn agus triomaigh ag thart ar 60°C.Tá an próiseas deartha chun dromchla na miotail a mhodhnú, ag cruthú suíomhanna núiclithe a fheabhsaíonn dáileadh na sciath sa chéim dheireanach.Tá taobh amháin ag an struchtúr snáithíneach ina bhfuil na filiméid níos tanaí agus pacáilte go docht, agus ar an taobh eile ina bhfuil na filiméid níos tiús agus níos lú dáileadh.Seo mar thoradh ar 52 próiseas déantúsaíochta.
Déantar achoimre ar thorthaí clóiríd chailciam (CaCl2) agus léirítear iad le pictiúir i dTábla 1. Clúdach maith tar éis ionaclaithe.Fiú na snáitheanna sin nach raibh criostail infheicthe ar an dromchla, laghdaigh siad frithchaitheamh miotalach, rud a léirigh athrú ar an bailchríoch.Mar sin féin, tar éis na samplaí a bheith líonta le meascán uiscí de CaCl2 agus HEC agus a thriomú ag teocht thart ar 60 ° C, díríodh na bratuithe ag crosbhealaí na struchtúr.Is éifeacht é seo de bharr teannas dromchla an tuaslagáin.Tar éis maosaithe, fanann an leacht taobh istigh den sampla mar gheall ar a teannas dromchla.Go bunúsach tarlaíonn sé ag crosbhealach struchtúir.Tá roinnt poill líonta le salann ar an taobh is fearr den eiseamal.Mhéadaigh an meáchan 0.06 g/cm3 tar éis brataithe.
Tháirg sciath le sulfáit mhaignéisiam (MgSO4) níos mó salainn in aghaidh an aonaid toirte (Tábla 2).Sa chás seo, is é 0.09 g/cm3 an t-incrimint tomhaiste.Mar thoradh ar an bpróiseas síolála bhí clúdach samplach fairsing.Tar éis an phróisis sciath, blocann an salann limistéir mhóra de thaobh tanaí an tsampla.Ina theannta sin, tá bac ar roinnt réimsí den neamhlonrach, ach coinnítear roinnt porosity.Sa chás seo, breathnaítear foirmiú salainn go héasca ag crosbhealach na struchtúr, ag dearbhú go bhfuil an próiseas sciath den chuid is mó mar gheall ar theannas dromchla an leachta, agus nach bhfuil an t-idirghníomhú idir an salann agus an tsubstráit miotail.
Léirigh na torthaí don mheascán de chlóiríd strointiam (SrCl2) agus HEC airíonna comhchosúla leis na samplaí roimhe seo (Tábla 3).Sa chás seo, tá taobh níos tanaí an tsampla clúdaithe beagnach go hiomlán.Níl ach pores aonair le feiceáil, a foirmíodh le linn a thriomú mar thoradh ar scaoileadh gaile ón sampla.Tá an patrún a breathnaíodh ar an taobh Neamhlonrach an-chosúil leis an gcás roimhe seo, tá an limistéar blocáilte le salann agus níl na snáithíní clúdaithe go hiomlán.
D'fhonn éifeacht dhearfach an struchtúir shnáithíneach a mheas ar fheidhmíocht theirmeach an malartóra teasa, rinneadh seoltacht theirmeach éifeachtach an struchtúir shnáithíneach bhrataithe a chinneadh agus a chur i gcomparáid leis an ábhar sciath íon.Rinneadh seoltacht theirmeach a thomhas de réir ASTM D 5470-2017 ag baint úsáide as an bhfeiste painéil chomhréidh a thaispeántar i bhFíor 15a ag baint úsáide as ábhar tagartha a bhfuil seoltacht theirmeach aitheanta aige.I gcomparáid le modhanna tomhais neamhbhuan eile, tá an prionsabal seo buntáisteach maidir le hábhair scagach a úsáidtear sa staidéar reatha, ós rud é go ndéantar na tomhais i stát seasta agus go bhfuil go leor sampla acu (achar bonn 30 × 30 mm2, airde thart ar 15 mm).Ullmhaíodh samplaí den ábhar sciath íon (tagairt) agus an struchtúr snáithín brataithe le haghaidh tomhais i dtreo an tsnáithín agus ingearach le treo an tsnáithín chun éifeacht seoltacht teirmeach anisotrópach a mheas.Rinneadh na heiseamail a mheilt ar an dromchla (grit P320) chun an éifeacht a bhaineann le garbh an dromchla de bharr ullmhú eiseamail a íoslaghdú, rud nach léiríonn an struchtúr laistigh den eiseamal.