Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Ing sawetoro wektu, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita bakal nerjemahake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Pangsa pasar sistem pendingin adsorpsi lan pompa panas isih relatif cilik dibandhingake karo sistem kompresor tradisional.Senadyan kauntungan ageng nggunakake panas mirah (tinimbang karya electrical larang), implementasine saka sistem adhedhasar prinsip adsorpsi isih winates kanggo sawetara aplikasi tartamtu.Kerugian utama sing kudu diilangi yaiku nyuda daya spesifik amarga konduktivitas termal sing kurang lan stabilitas adsorben sing kurang.Sistem refrigerasi adsorpsi komersial saiki adhedhasar adsorber adhedhasar penukar panas piring sing dilapisi kanggo ngoptimalake kapasitas pendinginan.Asil uga dikenal sing mudun kekandelan lapisan ndadékaké kanggo nyuda ing impedansi transfer massa, lan nambah area lumahing kanggo rasio volume saka struktur konduktif mundhak daya tanpa kompromi efficiency.Serat logam sing digunakake ing karya iki bisa nyedhiyakake area lumahing tartamtu ing kisaran 2500-50.000 m2 / m3.Telung cara kanggo nggayuh lapisan hidrat uyah sing tipis banget nanging stabil ing permukaan logam, kalebu serat logam, kanggo produksi lapisan kanggo pisanan nuduhake penukar panas Kapadhetan dhuwur.Perawatan permukaan adhedhasar anodizing aluminium dipilih kanggo nggawe ikatan sing luwih kuat ing antarane lapisan lan landasan.Struktur mikro permukaan sing diasilake dianalisis nggunakake mikroskop elektron scanning.Pantulan total suda spektroskopi inframerah transformasi Fourier lan spektroskopi sinar-X dispersif energi digunakake kanggo mriksa anané spesies sing dikarepake ing tes kasebut.Kemampuan kanggo mbentuk hidrat dikonfirmasi dening gabungan analisis thermogravimetric (TGA) / diferensial thermogravimetric analysis (DTG).Kualitas kurang luwih saka 0,07 g (banyu) / g (komposit) ditemokake ing lapisan MgSO4, nuduhake tandha-tandha dehidrasi ing babagan 60 °C lan bisa direproduksi sawise rehidrasi.Asil positif uga dipikolehi karo SrCl2 lan ZnSO4 kanthi beda massa kira-kira 0,02 g/g ing ngisor 100 °C.Hydroxyethylcellulose dipilih minangka aditif kanggo nambah stabilitas lan adhesi lapisan.Sifat adsorptif produk dievaluasi dening TGA-DTG simultan lan adhesi kasebut ditondoi kanthi metode adhedhasar tes sing diterangake ing ISO2409.Konsistensi lan adhesi lapisan CaCl2 saya tambah apik nalika njaga kapasitas adsorpsi kanthi beda bobot kira-kira 0,1 g/g ing suhu ngisor 100 °C.Kajaba iku, MgSO4 nahan kemampuan kanggo mbentuk hidrat, nuduhake prabédan massa luwih saka 0,04 g / g ing suhu ngisor 100 °C.Pungkasan, serat logam sing dilapisi ditliti.Asil nuduhake yen konduktivitas termal efektif saka struktur serat dilapisi karo Al2(SO4)3 bisa 4,7 kaping luwih dhuwur tinimbang volume saka murni Al2(SO4)3.Lapisan lapisan sing ditliti ditliti kanthi visual, lan struktur internal dievaluasi nggunakake gambar mikroskopis saka potongan salib.Lapisan Al2(SO4)3 kanthi kekandelan kira-kira 50 µm dijupuk, nanging proses sakabèhé kudu dioptimalake kanggo entuk distribusi sing luwih seragam.
Sistem adsorpsi wis entuk akeh perhatian sajrone sawetara dekade kepungkur amarga menehi alternatif sing ramah lingkungan kanggo pompa panas kompresi tradisional utawa sistem pendingin.Kanthi standar kenyamanan sing mundhak lan suhu rata-rata global, sistem adsorpsi bisa nyuda katergantungan marang bahan bakar fosil ing mangsa ngarep.Kajaba iku, sembarang dandan ing refrigerasi adsorpsi utawa pompa panas bisa ditransfer menyang panyimpenan energi termal, kang nggantosi Tambah tambahan ing potensial kanggo efisiensin nggunakake energi utami.Kauntungan utama pompa panas adsorpsi lan sistem pendinginan yaiku bisa digunakake kanthi massa panas sing sithik.Iki ndadekake padha cocok kanggo sumber suhu kurang kayata energi solar utawa panas sampah.Ing babagan aplikasi panyimpenan energi, adsorpsi nduweni kaluwihan kapadhetan energi sing luwih dhuwur lan boros energi sing kurang dibandhingake karo panyimpenan panas sing wicaksana utawa laten.
Pompa panas adsorpsi lan sistem refrigerasi ngetutake siklus termodinamika sing padha karo pasangan kompresi uap.Bentenane utama yaiku ngganti komponen kompresor karo adsorber.Unsur kasebut bisa nyerep uap refrigeran tekanan rendah ing suhu sing moderat, nguap luwih akeh refrigeran sanajan cairan kasebut adhem.Sampeyan perlu kanggo mesthekake cooling pancet saka adsorber supaya ngilangi entalpi adsorpsi (exotherm).Adsorber diregenerasi ing suhu dhuwur, nyebabake uap refrigeran desorb.Pemanasan kudu terus nyedhiyakake entalpi desorpsi (endotermik).Amarga proses adsorpsi ditondoi dening owah-owahan suhu, Kapadhetan daya dhuwur mbutuhake konduktivitas termal dhuwur.Nanging, konduktivitas termal sing kurang minangka kerugian utama ing umume aplikasi.
Masalah utama konduktivitas yaiku nambah nilai rata-rata nalika njaga jalur transportasi sing nyedhiyakake aliran uap adsorpsi / desorpsi.Rong pendekatan sing umum digunakake kanggo entuk iki: penukar panas komposit lan penukar panas sing dilapisi.Bahan komposit sing paling populer lan sukses yaiku sing nggunakake aditif adhedhasar karbon, yaiku grafit sing ditambahi, karbon aktif, utawa serat karbon.Oliveira et al.2 bubuk grafit sing ditambahi karo kalsium klorida kanggo ngasilake adsorber kanthi kapasitas pendinginan spesifik (SCP) nganti 306 W / kg lan koefisien kinerja (COP) nganti 0,46.Zajaczkowski et al.3 ngusulake kombinasi grafit sing ditambahi, serat karbon lan kalsium klorida kanthi konduktivitas total 15 W/mK.Jian et al4 dites komposit karo asam sulfat dianggep ditambahi grafit alam (ENG-TSA) minangka landasan ing siklus cooling adsorption loro-tataran.Model kasebut prédhiksi COP saka 0,215 dadi 0,285 lan SCP saka 161,4 dadi 260,74 W / kg.
Solusi sing paling apik yaiku penukar panas sing dilapisi.Mekanisme lapisan saka penukar panas iki bisa dipérang dadi rong kategori: sintesis langsung lan adesif.Cara sing paling sukses yaiku sintesis langsung, sing nyakup pembentukan bahan adsorbing langsung ing permukaan penukar panas saka reagen sing cocog.Sotech5 wis paten cara kanggo sintesis zeolit ​​dilapisi kanggo digunakake ing seri coolers diprodhuksi dening Fahrenheit GmbH.Schnabel et al6 nguji kinerja rong zeolit ​​sing dilapisi ing stainless steel.Nanging, cara iki mung bisa digunakake karo adsorben tartamtu, sing nggawe lapisan karo adhesive alternatif menarik.Binder minangka zat pasif sing dipilih kanggo ndhukung adhesi sorben lan / utawa transfer massa, nanging ora nduweni peran ing adsorpsi utawa peningkatan konduktivitas.Freni et al.7 penukar panas aluminium dilapisi karo zeolit ​​AQSOA-Z02 distabilake kanthi pengikat adhedhasar lempung.Calabrese et al.8 nyinaoni persiapan lapisan zeolit ​​kanthi pengikat polimer.Ammann et al.9 ngusulake cara kanggo nyiapake lapisan zeolit ​​keropos saka campuran magnetik polivinil alkohol.Alumina (alumina) uga digunakake minangka binder 10 ing adsorber.Kanggo kawruh kita, selulosa lan hidroksietil selulosa mung digunakake ing kombinasi karo adsorben fisik11,12.Kadhangkala lem ora digunakake kanggo cat, nanging digunakake kanggo mbangun struktur 13 dhewe.Kombinasi matriks polimer alginat karo macem-macem hidrat uyah mbentuk struktur manik komposit fleksibel sing nyegah bocor nalika pangatusan lan nyedhiyakake transfer massa sing nyukupi.Lempung kayata bentonit lan attapulgite wis digunakake minangka pengikat kanggo nyiapake komposit15,16,17.Ethylcellulose wis digunakake kanggo microencapsulate calcium chloride18 utawa sodium sulfide19.
Komposit kanthi struktur logam keropos bisa dipérang dadi penukar panas aditif lan penukar panas sing dilapisi.Kauntungan saka struktur kasebut yaiku area permukaan spesifik sing dhuwur.Iki nyebabake lumahing kontak luwih gedhe antarane adsorbent lan logam tanpa tambahan massa inert, kang nyuda efficiency sakabèhé saka siklus kulkasan.Lang et al.20 wis nambah konduktivitas sakabèhé saka adsorber zeolit ​​karo struktur honeycomb aluminium.Gillerminot et al.21 ningkatake konduktivitas termal lapisan zeolit ​​NaX kanthi busa tembaga lan nikel.Sanajan komposit digunakake minangka bahan pangowahan fase (PCM), temuan Li et al.22 lan Zhao et al.23 uga kapentingan kanggo chemisorption.Dheweke mbandhingake kinerja grafit lan busa logam sing ditambahi lan nyimpulake yen sing terakhir luwih disenengi mung yen karat ora dadi masalah.Palomba et al.bubar mbandhingake struktur keropos metalik liyane24.Van der Pal et al.wis sinau uyah logam sing ditempelake ing busa 25 .Kabeh conto sadurunge cocog karo lapisan padhet saka adsorben partikulat.Struktur keropos logam praktis ora digunakake kanggo nutupi adsorbers, yaiku solusi sing luwih optimal.Conto ikatan karo zeolit ​​bisa ditemokake ing Wittstadt et al.26 nanging ora ana upaya kanggo ngiket hidrat uyah sanajan kapadhetan energi sing luwih dhuwur 27 .
Dadi, telung cara kanggo nyiapake lapisan adsorben bakal ditliti ing artikel iki: (1) lapisan pengikat, (2) reaksi langsung, lan (3) perawatan permukaan.Hydroxyethylcellulose minangka pengikat pilihan ing karya iki amarga stabilitas sing dilapurake sadurunge lan adhesi lapisan sing apik ing kombinasi karo adsorben fisik.Cara iki pisanan diselidiki kanggo lapisan datar lan banjur ditrapake kanggo struktur serat logam.Sadurunge, analisa awal babagan kemungkinan reaksi kimia kanthi pembentukan lapisan adsorben dilaporake.Pengalaman sadurunge saiki ditransfer menyang lapisan struktur serat logam.Perawatan permukaan sing dipilih kanggo karya iki yaiku metode sing adhedhasar anodisasi aluminium.Anodizing aluminium wis kasil digabungake karo uyah logam kanggo tujuan estetis29.Ing kasus kasebut, lapisan sing stabil lan tahan karat bisa dipikolehi.Nanging, ora bisa nindakake proses adsorpsi utawa desorpsi.Makalah iki nyedhiyakake varian saka pendekatan iki sing ngidini massa bisa dipindhah kanthi nggunakake sifat adesif saka proses asli.Kanggo kawruh sing paling apik, ora ana cara sing diterangake ing kene sing wis ditliti sadurunge.Padha makili teknologi anyar sing menarik banget amarga ngidini pambentukan lapisan adsorben terhidrasi, sing nduweni sawetara kaluwihan tinimbang adsorben fisik sing kerep ditliti.
Piring aluminium kanthi cap sing digunakake minangka substrat kanggo eksperimen kasebut diwenehake dening ALINVEST Břidličná, Republik Ceko.Isine 98,11% aluminium, 1,3622% wesi, 0,3618% mangan lan jejak tembaga, magnesium, silikon, titanium, seng, kromium lan nikel.
Bahan sing dipilih kanggo nggawe komposit dipilih sesuai karo sifat termodinamika, yaiku, gumantung saka jumlah banyu sing bisa diserap / diserap ing suhu ngisor 120°C.
Magnesium sulfat (MgSO4) minangka salah sawijining uyah terhidrasi sing paling menarik lan diteliti30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Sifat termodinamika wis diukur kanthi sistematis lan ditemokake cocog kanggo aplikasi ing bidang pendinginan adsorpsi, pompa panas lan panyimpenan energi.Magnesium sulfat garing CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Jerman) digunakake.
Kalsium klorida (CaCl2) (H319) minangka uyah liyane sing wis ditliti amarga hidrat kasebut nduweni sifat termodinamika sing menarik41,42,43,44.Kalsium klorida heksahidrat CAS-No.7774-34-7 97% digunakake (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Jerman).
Seng sulfat (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) lan hidrat nduweni sifat termodinamika sing cocok kanggo proses adsorpsi suhu rendah45,46.Zinc sulfate heptahydrate CAS-Nr.7733-02-0 99,5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Jerman) digunakake.
Strontium klorida (SrCl2) (H318) uga nduweni sifat termodinamika sing menarik4,45,47 sanajan asring digabungake karo amonia ing pompa panas adsorpsi utawa riset panyimpenan energi.Strontium chloride hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0-102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) digunakake kanggo sintesis.
Tembaga sulfat (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) ora kalebu hidrat sing kerep ditemokake ing literatur profesional, sanajan sifat termodinamika sing menarik kanggo aplikasi suhu kurang48,49.Tembaga sulfat CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) digunakake kanggo sintesis.
Magnesium klorida (MgCl2) minangka salah sawijining uyah terhidrasi sing saiki luwih akeh perhatian ing babagan panyimpenan energi termal50,51.Magnesium klorida hexahydrate CAS-Nr.7791-18-6 kelas farmasi murni (Applichem GmbH., Darmstadt, Jerman) digunakake kanggo eksperimen.
Kaya kasebut ing ndhuwur, hidroksietil selulosa dipilih amarga asil positif ing aplikasi sing padha.Materi sing digunakake ing sintesis kita yaiku hydroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
Serat logam digawe saka kabel cendhak sing diikat bebarengan kanthi kompresi lan sintering, proses sing dikenal minangka ekstraksi leleh crucible (CME)52.Iki tegese konduktivitas termal sing gumantung ora mung ing konduktivitas akeh saka logam digunakake ing Pabrik lan porositas saka struktur final, nanging uga ing kualitas ikatan antarane Utas.Serat kasebut ora isotropik lan cenderung disebarake ing arah tartamtu sajrone produksi, sing ndadekake konduktivitas termal ing arah transversal luwih murah.
Sifat panyerepan banyu diselidiki nggunakake analisis termogravimetri simultan (TGA) / analisis termogravimetri diferensial (DTG) ing paket vakum (Netzsch TG 209 F1 Libra).Pangukuran ditindakake ing atmosfer nitrogen sing mili kanthi laju aliran 10 ml / min lan sawetara suhu saka 25 nganti 150 ° C ing crucibles aluminium oksida.Tingkat pemanasan yaiku 1 °C / min, bobot sampel beda-beda saka 10 nganti 20 mg, resolusi 0,1 μg.Ing karya iki, kudu dicathet yen prabédan massa saben permukaan unit nduweni ketidakpastian gedhe.Sampel sing digunakake ing TGA-DTG cilik banget lan ora teratur dipotong, sing ndadekake penentuan wilayah ora akurat.Nilai kasebut mung bisa diekstrapolasi menyang wilayah sing luwih gedhe yen panyimpangan gedhe dianggep.
Refleksi total spektrum Fourier transform infrared (ATR-FTIR) dipikolehi ing spektrometer Bruker Vertex 80 v FTIR (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Jerman) nggunakake aksesori platinum ATR (Bruker Optik GmbH, Jerman).Spektrum kristal berlian garing murni diukur langsung ing vakum sadurunge nggunakake conto minangka latar mburi kanggo pangukuran eksperimen.Sampel diukur ing vakum nggunakake resolusi spektral 2 cm-1 lan jumlah rata-rata scan 32. Jumlah gelombang saka 8000 nganti 500 cm-1.Analisis spektral ditindakake kanthi nggunakake program OPUS.
Analisis SEM ditindakake kanthi nggunakake DSM 982 Gemini saka Zeiss kanthi voltase akselerasi 2 lan 5 kV.Spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDX) ditindakake kanthi nggunakake Thermo Fischer System 7 kanthi detektor drift silikon (SSD) sing digawe adhem Peltier.
Preparasi piring logam ditindakake miturut prosedur sing padha karo sing diterangake ing 53. Pisanan, lebokake piring ing 50% asam sulfat.15 menit.Banjur dilebokake ing larutan natrium hidroksida 1 M suwene 10 detik.Banjur sampel dikumbah nganggo banyu suling sing akeh, banjur direndhem ing banyu suling suwene 30 menit.Sawise perawatan permukaan awal, conto dicelupake ing larutan jenuh 3%.HEC lan uyah target.Pungkasan, copot lan garing ing suhu 60 ° C.
Cara anodizing nambah lan nguatake lapisan oksida alami ing logam pasif.Panel aluminium anodized karo asam sulfat ing negara hardened lan banjur disegel ing banyu panas.Anodizing nyusul etsa awal kanthi 1 mol/l NaOH (600 s) banjur netralisasi ing 1 mol/l HNO3 (60 s).Solusi elektrolit yaiku campuran 2,3 M H2SO4, 0,01 M Al2(SO4)3, lan 1 M MgSO4 + 7H2O.Anodizing ditindakake ing (40 ± 1) ° C, 30 mA / cm2 suwene 1200 detik.Proses sealing ditindakake ing macem-macem solusi brine kaya sing diterangake ing bahan (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Sampel digodhog sajrone 1800 detik.
Telung cara sing beda kanggo ngasilake komposit wis diselidiki: lapisan adesif, reaksi langsung, lan perawatan permukaan.Kaluwihan lan cacat saben metode latihan dianalisis lan dibahas kanthi sistematis.Observasi langsung, nanoimaging, lan analisis kimia / unsur digunakake kanggo ngevaluasi asil.
Anodizing dipilih minangka cara perawatan permukaan konversi kanggo nambah adhesi hidrat uyah.Perawatan lumahing iki nggawe struktur keropos saka alumina (alumina) langsung ing lumahing aluminium.Cara tradisional, cara iki kasusun saka rong tahap: tahap pisanan nggawe struktur keropos aluminium oksida, lan tahap kapindho nggawe lapisan aluminium hidroksida sing nutup pori-pori.Ing ngisor iki ana rong cara kanggo ngalangi uyah tanpa ngalangi akses menyang fase gas.Pisanan kasusun saka sistem honeycomb nggunakake cilik aluminium oksida (Al2O3) tabung dijupuk ing langkah pisanan kanggo nahan kristal adsorbent lan nambah adhesion kanggo lumahing logam.Sarang madu sing diasilake duwe diameter sekitar 50 nm lan dawane 200 nm (Gambar 1a).Kaya sing wis kasebut sadurunge, rongga kasebut biasane ditutup ing langkah kapindho kanthi lapisan tipis Al2O(OH)2 boehmite sing didhukung dening proses nggodhok tabung alumina.Ing cara liya, proses sealing iki diowahi kanthi cara sing kristal uyah dijupuk ing lapisan seragam panutup boehmite (Al2O(OH)), kang ora digunakake kanggo sealing ing kasus iki.Tahap kapindho ditindakake ing larutan jenuh uyah sing cocog.Pola sing diterangake nduweni ukuran ing kisaran 50-100 nm lan katon kaya tetesan splashed (Gbr. 1b).Lumahing sing dipikolehi minangka asil saka proses sealing nduweni struktur spasial sing diucapake kanthi area kontak sing tambah.Pola permukaan iki, bebarengan karo akeh konfigurasi ikatan, becik kanggo nggawa lan nahan kristal uyah.Loro-lorone struktur sing diterangake katon bener-bener keropos lan duwe rongga cilik sing katon cocog kanggo nahan hidrat uyah lan uap adsorbing menyang uyah sajrone operasi adsorber.Nanging, analisis unsur lumahing iki nggunakake EDX bisa ndeteksi jumlah tilak saka Magnesium lan belerang ing lumahing boehmite, kang ora dideteksi ing cilik saka lumahing alumina.
ATR-FTIR saka sampel dikonfirmasi manawa unsur kasebut magnesium sulfat (pirsani Gambar 2b).Spektrum nuduhake puncak ion sulfat karakteristik ing 610-680 lan 1080-1130 cm-1 lan puncak banyu kisi karakteristik ing 1600-1700 cm-1 lan 3200-3800 cm-1 (pirsani Fig. 2a, c).).Anane ion magnesium meh ora ngganti spektrum54.
(a) EDX saka piring aluminium MgSO4 sing dilapisi boehmite, (b) spektrum ATR-FTIR saka lapisan boehmite lan MgSO4, (c) spektrum ATR-FTIR saka MgSO4 murni.
Njaga efisiensi adsorpsi dikonfirmasi dening TGA.Ing anjir.3b nuduhake puncak desorpsi kira-kira.60°C.Puncak iki ora cocog karo suhu rong puncak sing diamati ing TGA uyah murni (Gambar 3a).Repetibilitas siklus adsorpsi-desorpsi dievaluasi, lan kurva sing padha diamati sawise nyelehake conto ing atmosfer sing lembab (Gambar 3c).Beda sing diamati ing tahap kapindho desorpsi bisa uga minangka akibat saka dehidrasi ing atmosfer sing mili, amarga iki asring nyebabake dehidrasi sing ora lengkap.Nilai kasebut cocog karo kira-kira 17,9 g / m2 ing dewatering pisanan lan 10,3 g / m2 ing dewatering kapindho.
Perbandingan analisis TGA boehmite lan MgSO4: analisis TGA saka MgSO4 murni (a), campuran (b) lan sawise rehidrasi (c).
Cara sing padha ditindakake kanthi kalsium klorida minangka adsorben.Asil diwenehi ing Figure 4. pengawasan visual saka lumahing dicethakaké owah-owahan suntingan ing cemlorot metallic.Wulu meh ora katon.SEM dikonfirmasi anané kristal cilik sing disebarake kanthi rata ing permukaan.Nanging, TGA ora nuduhake dehidrasi ing ngisor 150 ° C.Iki bisa uga amarga kasunyatan manawa proporsi uyah cilik banget dibandhingake karo massa total substrat kanggo deteksi dening TGA.
Asil perawatan permukaan saka lapisan tembaga sulfat kanthi metode anodisasi ditampilake ing anjir.5. Ing kasus iki, penggabungan sing dikarepake saka CuSO4 menyang struktur Al oksida ora kedadeyan.Nanging, jarum longgar diamati amarga biasane digunakake kanggo tembaga hidroksida Cu(OH)2 sing digunakake karo pewarna pirus sing khas.
Perawatan lumahing anodized uga dites ing kombinasi karo strontium klorida.Asil nuduhake jangkoan sing ora rata (pirsani Gambar 6a).Kanggo nemtokake manawa uyah nutupi kabeh permukaan, analisis EDX ditindakake.Kurva kanggo titik ing wilayah werna abu-abu (titik 1 ing Fig. 6b) nuduhake sethitik strontium lan akeh aluminium.Iki nuduhake isi kurang strontium ing zona diukur, kang, ing siji, nuduhake kurang saka strontium klorida.Kosok baline, wilayah putih nduweni kandungan strontium sing dhuwur lan kandungan aluminium sing kurang (titik 2-6 ing Fig. 6b).Analisis EDX saka wilayah putih nuduhake titik-titik sing luwih peteng (titik 2 lan 4 ing Gambar 6b), kurang klorin lan dhuwur belerang.Iki bisa nuduhake pembentukan strontium sulfate.Titik sing luwih padhang nggambarake isi klorin sing dhuwur lan kandungan sulfur sing kurang (titik 3, 5, lan 6 ing Fig. 6b).Iki bisa diterangake kanthi kasunyatan manawa bagean utama lapisan putih kalebu strontium klorida sing dikarepake.TGA saka sampel dikonfirmasi interpretasi analisis kanthi puncak ing suhu karakteristik strontium klorida murni (Fig. 6c).Nilai cilik bisa dibenerake kanthi bagean cilik saka uyah dibandhingake karo massa dhukungan logam.Massa desorpsi sing ditemtokake ing eksperimen cocog karo jumlah 7,3 g / m2 sing diwenehake saben unit area adsorber ing suhu 150 ° C.
Lapisan seng sulfat sing diolah kanthi Eloxal uga diuji.Secara makroskopis, lapisan kasebut minangka lapisan sing tipis lan seragam (Gambar 7a).Nanging, SEM ngungkapake area lumahing sing ditutupi kristal cilik sing dipisahake dening wilayah kosong (Gambar 7b).TGA saka lapisan lan substrate dibandhingake karo uyah murni (Gambar 7c).Garam murni nduweni puncak asimetris ing 59,1 ° C.Aluminium sing dilapisi nuduhake rong puncak cilik ing 55,5 ° C lan 61,3 ° C, nuduhake anané seng sulfat hidrat.Bentenipun massa sing dicethakaké ing eksperimen cocog karo 10,9 g / m2 ing suhu dehidrasi 150 ° C.
Kaya ing aplikasi sadurunge53, hidroksietil selulosa digunakake minangka binder kanggo nambah adhesi lan stabilitas lapisan sorben.Kompatibilitas materi lan efek ing kinerja adsorpsi ditaksir dening TGA.Analisis ditindakake ing hubungane karo massa total, yaiku sampel kalebu piring logam sing digunakake minangka substrat lapisan.Adhesion diuji kanthi tes adhedhasar tes kedudukan silang sing ditetepake ing spesifikasi ISO2409 (ora bisa nyukupi spesifikasi pamisahan kedudukan gumantung saka kekandelan lan jembar spesifikasi).
Lapisan panel karo kalsium klorida (CaCl2) (ndeleng Fig. 8a) nyebabake distribusi sing ora rata, sing ora diamati ing lapisan aluminium murni sing digunakake kanggo tes kedudukan transversal.Dibandhingake karo asil kanggo CaCl2 murni, TGA (Fig. 8b) nuduhake loro puncak karakteristik pindah menyang suhu ngisor mungguh 40 lan 20 ° C.Tes cross-section ora ngidini mbandhingake obyektif amarga sampel CaCl2 murni (sampel ing sisih tengen ing Fig. 8c) minangka endapan bubuk, sing mbusak partikel paling dhuwur.Asil HEC nuduhake lapisan banget lancip lan seragam karo adhesion puas.Bentenipun massa ditampilake ing anjir.8b cocog karo 51,3 g / m2 saben unit area adsorber ing suhu 150 ° C.
Asil positif babagan adhesi lan keseragaman uga dipikolehi karo magnesium sulfat (MgSO4) (pirsani Gambar 9).Analisis proses desorpsi lapisan kasebut nuduhake anané siji puncak kira-kira.60°C.Suhu iki cocog karo langkah desorpsi utama sing katon ing dehidrasi uyah murni, sing nuduhake langkah liyane ing 44 ° C.Iku cocog karo transisi saka hexahydrate menyang pentahydrate lan ora diamati ing kasus lapisan karo binders.Tes bagean silang nuduhake distribusi lan adhesi sing luwih apik dibandhingake karo lapisan sing digawe nggunakake uyah murni.Bentenipun massa sing diamati ing TGA-DTC cocog karo 18,4 g / m2 per unit area adsorber ing suhu 150 ° C.
Amarga irregularities lumahing, strontium klorida (SrCl2) duwe lapisan ora rata ing sirip (Fig. 10a).Nanging, asil tes kedudukan transversal nuduhake distribusi seragam kanthi adhesi sing luwih apik (Gambar 10c).Analisis TGA nuduhake prabédan cilik banget ing bobot, sing kudu amarga isi uyah sing luwih murah dibandhingake karo substrat logam.Nanging, langkah-langkah ing kurva nuduhake anané proses dehidrasi, sanajan puncak kasebut digandhengake karo suhu sing dipikolehi nalika menehi ciri uyah murni.Puncak ing 110 ° C lan 70,2 ° C diamati ing Fig.10b uga ditemokake nalika nganalisa uyah murni.Nanging, langkah dehidrasi utama sing diamati ing uyah murni ing 50 ° C ora dibayangke ing kurva nggunakake binder.Ing kontras, campuran binder nuduhake rong puncak ing 20,2 ° C lan 94,1 ° C, sing ora diukur kanggo uyah murni (Fig. 10b).Ing suhu 150 °C, prabédan massa sing diamati cocog karo 7,2 g / m2 per unit area adsorber.
Kombinasi HEC lan seng sulfat (ZnSO4) ora menehi asil sing bisa ditampa (Gambar 11).Analisis TGA saka logam sing dilapisi ora nuduhake proses dehidrasi.Sanajan distribusi lan adhesi lapisan wis apik, sifate isih adoh saka optimal.
Cara paling gampang kanggo nutupi serat logam kanthi lapisan tipis lan seragam yaiku impregnasi udan (Gambar 12a), sing kalebu persiapan uyah target lan impregnasi serat logam kanthi larutan banyu.
Nalika nyiapake impregnasi udan, rong masalah utama ditemoni.Ing tangan siji, tension lumahing solusi saline nyegah penggabungan cairan sing bener menyang struktur keropos.Crystallization ing lumahing njaba (Fig. 12d) lan umpluk online kepepet nang struktur (Fig. 12c) mung bisa suda dening Mudhunake tension lumahing lan pre-wetting sampel karo banyu suling.Pembubaran paksa ing sampel kanthi ngevakuasi hawa ing njero utawa nggawe aliran solusi ing struktur minangka cara efektif liyane kanggo njamin ngisi struktur lengkap.
Masalah kapindho sing ditemokake nalika nyiapake yaiku mbusak film saka bagean uyah (pirsani Fig. 12b).Fenomena iki ditondoi kanthi pembentukan lapisan garing ing permukaan pembubaran, sing mandhegake pangatusan sing dirangsang kanthi konvektif lan miwiti proses stimulasi difusi.Mekanisme kapindho luwih alon tinimbang sing pisanan.Akibaté, suhu sing dhuwur dibutuhake kanggo wektu pangatusan sing cukup, sing nambah risiko gelembung ing njero sampel.Masalah iki ditanggulangi kanthi ngenalake cara alternatif kristalisasi adhedhasar ora owah-owahan konsentrasi (penguapan), nanging owah-owahan suhu (kaya ing conto karo MgSO4 ing Fig. 13).
Perwakilan skematis proses kristalisasi sajrone pendinginan lan pamisahan fase padat lan cair nggunakake MgSO4.
Solusi uyah jenuh bisa disiapake ing utawa ing ndhuwur suhu kamar (HT) nggunakake metode iki.Ing kasus sing sepisanan, kristalisasi dipeksa kanthi nyuda suhu ing ngisor suhu kamar.Ing kasus kapindho, kristalisasi dumadi nalika sampel didinginkan nganti suhu kamar (RT).Asil kasebut minangka campuran kristal (B) lan larut (A), bagian cair sing dibuang dening udara sing dikompress.Pendekatan iki ora mung ngindhari pambentukan film ing hidrat kasebut, nanging uga nyuda wektu sing dibutuhake kanggo nyiapake komposit liyane.Nanging, mbusak cairan kanthi udara sing dikompres ndadékaké kristalisasi tambahan uyah, sing nyebabake lapisan sing luwih kenthel.
Cara liya sing bisa digunakake kanggo nutupi permukaan logam yaiku produksi langsung uyah target liwat reaksi kimia.Penukar panas sing dilapisi digawe kanthi reaksi asam ing permukaan logam sirip lan tabung duwe sawetara kaluwihan, kaya sing dilaporake ing panaliten sadurunge.Aplikasi saka cara iki kanggo serat mimpin kanggo asil banget miskin amarga tatanan saka gas sak reaksi.Tekanan gelembung gas hidrogen tuwuh ing jero probe lan owah-owahan nalika prodhuk diluncurake (Gambar 14a).
Lapisan wis diowahi liwat reaksi kimia kanggo ngontrol kekandelan lan distribusi lapisan sing luwih apik.Cara iki kalebu ngliwati aliran kabut asam liwat sampel (Gambar 14b).Iki samesthine bakal ngasilake lapisan seragam kanthi reaksi karo logam substrat.Asil kasebut puas, nanging proses kasebut alon banget kanggo dianggep minangka cara sing efektif (Gambar 14c).Wektu reaksi sing luwih cendhek bisa digayuh kanthi pemanasan lokal.
Kanggo ngatasi kekurangan saka metode ing ndhuwur, metode lapisan adhedhasar panggunaan adhesive wis diteliti.HEC dipilih adhedhasar asil sing ditampilake ing bagean sadurunge.Kabeh sampel wis disiapake ing 3% wt.Binder dicampur karo uyah.Serat padha pretreated miturut prosedur padha kanggo iga, IE direndhem ing 50% vol.ing 15 menit.asam sulfat, banjur direndhem ing natrium hidroksida suwene 20 detik, dikumbah ing banyu suling lan pungkasane direndhem ing banyu suling suwene 30 menit.Ing kasus iki, langkah tambahan ditambahake sadurunge impregnasi.Lebokake sampel sedhela ing larutan uyah target encer lan garing ing kira-kira 60 ° C.Proses kasebut dirancang kanggo ngowahi permukaan logam, nggawe situs nukleasi sing ningkatake distribusi lapisan ing tahap pungkasan.Struktur fibrous nduweni siji sisih ing ngendi filamen luwih tipis lan dikempalken kanthi rapet, lan sisih ngelawan ing ngendi filamen luwih kandel lan kurang disebarake.Iki minangka asil saka 52 proses manufaktur.
Asil kanggo kalsium klorida (CaCl2) diringkes lan digambarake karo gambar ing Tabel 1. Jangkoan apik sawise inokulasi.Malah sing untaian tanpa kristal katon ing lumahing wis suda bayangan metalik, nuduhake owah-owahan ing finish.Nanging, sawise conto diresapi karo campuran banyu CaCl2 lan HEC lan dikeringake ing suhu sekitar 60 ° C, lapisan kasebut dikonsentrasi ing persimpangan struktur.Iki minangka efek sing disebabake dening tegangan permukaan solusi.Sawise direndhem, cairan kasebut tetep ana ing jero sampel amarga tegangan permukaan.Sejatine kedadeyan ing persimpangan struktur.Sisih paling apik saka spesimen duwe sawetara bolongan sing diisi uyah.Bobot tambah 0,06 g / cm3 sawise lapisan.
Lapisan karo magnesium sulfat (MgSO4) ngasilake luwih akeh uyah saben volume unit (Tabel 2).Ing kasus iki, increment sing diukur yaiku 0,09 g / cm3.Proses seeding ngasilake cakupan sampel sing akeh.Sawise proses lapisan, uyah ngalangi wilayah gedhe ing sisih tipis sampel.Kajaba iku, sawetara wilayah matte diblokir, nanging sawetara porositas ditahan.Ing kasus iki, pambentukan uyah gampang diamati ing persimpangan saka struktur, ngonfirmasi yen proses lapisan utamane amarga tegangan permukaan cairan, lan dudu interaksi antarane uyah lan substrat logam.
Asil kanggo kombinasi strontium klorida (SrCl2) lan HEC nuduhake sifat sing padha karo conto sadurunge (Tabel 3).Ing kasus iki, sisih tipis saka sampel meh rampung ditutupi.Mung pori-pori individu sing katon, dibentuk nalika pangatusan minangka asil saka release uap saka sampel.Pola sing diamati ing sisih matte meh padha karo kasus sadurunge, wilayah kasebut diblokir karo uyah lan serat ora ditutupi kanthi lengkap.
Kanggo ngevaluasi efek positif saka struktur fibrous ing kinerja termal penukar panas, konduktivitas termal efektif saka struktur fibrous sing dilapisi ditemtokake lan dibandhingake karo materi lapisan murni.Konduktivitas termal diukur miturut ASTM D 5470-2017 nggunakake piranti panel datar sing ditampilake ing Gambar 15a nggunakake bahan referensi kanthi konduktivitas termal sing dikenal.Dibandhingake karo metode pangukuran transien liyane, prinsip iki nguntungake kanggo bahan keropos sing digunakake ing panliten saiki, amarga pangukuran ditindakake kanthi stabil lan ukuran sampel sing cukup (area dasar 30 × 30 mm2, dhuwure kira-kira 15 mm).Sampel bahan lapisan murni (referensi) lan struktur serat sing dilapisi disiapake kanggo pangukuran ing arah serat lan tegak karo arah serat kanggo ngevaluasi efek konduktivitas termal anisotropik.Spesimen kasebut digiling ing permukaan (grit P320) kanggo nyuda efek kasar permukaan amarga persiapan spesimen, sing ora nggambarake struktur ing spesimen.