Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngajantenkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Pangsa pasar sistem refrigerasi adsorpsi sareng pompa panas masih kawilang leutik dibandingkeun sistem kompresor tradisional.Sanajan kaunggulan badag tina ngagunakeun panas mirah (gaganti karya listrik mahal), palaksanaan sistem dumasar kana prinsip adsorption masih dugi ka sababaraha aplikasi husus.Karugian utama anu kedah dileungitkeun nyaéta panurunan kakuatan khusus kusabab konduktivitas termal anu rendah sareng stabilitas adsorbent anu rendah.Sistem refrigerasi adsorpsi komérsial anu ayeuna dumasar kana adsorber dumasar kana penukar panas piring anu dilapis pikeun ngaoptimalkeun kapasitas pendinginan.Hasilna dipikanyaho yén panurunan ketebalan palapis nyababkeun panurunan dina impedansi transfer massa, sareng ningkatkeun luas permukaan kana rasio volume tina struktur konduktif ningkatkeun kakuatan tanpa kompromi efisiensi.Serat logam dipaké dina karya ieu bisa nyadiakeun aréa permukaan husus dina rentang 2500-50,000 m2 / m3.Tilu métode pikeun meunangkeun coatings uyah pisan ipis tapi stabil hydrates on surfaces logam, kaasup serat logam, pikeun produksi coatings demonstrate pikeun kahiji kalina a dénsitas kakuatan tinggi exchanger panas.Perlakuan permukaan dumasar kana anodizing aluminium dipilih pikeun nyieun beungkeut kuat antara palapis jeung substrat.Struktur mikro permukaan anu dihasilkeun dianalisis ngagunakeun mikroskop éléktron scanning.Ngurangan total réfléksi Fourier transform spéktroskopi infra red jeung énergi dispersive X-ray spéktroskopi dipaké pikeun mariksa ayana spésiés nu dipikahoyong dina assay nu.Kamampuhan pikeun ngabentuk hidrat dikonfirmasi ku gabungan analisis thermogravimetric (TGA) / analisis thermogravimetric diferensial (DTG).Kualitas goréng leuwih 0,07 g (cai)/g (komposit) kapanggih dina palapis MgSO4, némbongkeun tanda dehidrasi dina ngeunaan 60 °C sarta bisa dihasilkeun sanggeus rehidrasi.Hasil positif ogé diala ku SrCl2 jeung ZnSO4 kalawan béda massa kira 0,02 g/g handap 100 °C.Hydroxyethylcellulose dipilih salaku aditif pikeun ningkatkeun stabilitas sareng adhesion lapisan.Sipat adsorptive produk dievaluasi ku TGA-DTG sakaligus sareng adhesionna dicirikeun ku metode dumasar kana tés anu dijelaskeun dina ISO2409.Konsistensi sareng adhesi lapisan CaCl2 ningkat sacara signifikan bari ngajaga kapasitas adsorpsina kalayan bédana beurat sakitar 0,1 g/g dina suhu sahandapeun 100 °C.Sajaba ti éta, MgSO4 nahan kamampuhan pikeun ngabentuk hidrat, némbongkeun béda massa leuwih ti 0,04 g/g dina suhu handap 100 °C.Tungtungna, serat logam coated nalungtik.Hasilna nunjukkeun yén konduktivitas termal anu efektif tina struktur serat anu dilapis ku Al2 (SO4) 3 tiasa 4,7 kali langkung luhur dibandingkeun volume Al2 (SO4)3 murni.Lapisan palapis anu ditaliti ditaliti sacara visual, sareng struktur internal dievaluasi nganggo gambar mikroskopis tina bagian silang.Lapisan Al2(SO4)3 kalayan kandel kira-kira 50 µm dicandak, tapi sadayana prosésna kedah dioptimalkeun pikeun ngahontal distribusi anu langkung seragam.
Sistem adsorpsi parantos nampi seueur perhatian dina sababaraha dekade katukang sabab nyayogikeun alternatif anu ramah lingkungan pikeun pompa panas komprési tradisional atanapi sistem pendinginan.Kalayan naékna standar kanyamanan sareng suhu rata-rata global, sistem adsorpsi tiasa ngirangan gumantungna kana bahan bakar fosil dina waktos anu caket.Sajaba ti éta, sagala perbaikan dina refrigeration adsorption atawa pompa panas bisa dibikeun ka gudang énergi termal, nu ngagambarkeun paningkatan tambahan dina potensi pamakéan efisien énergi primér.Kauntungan utama tina pompa panas adsorpsi sareng sistem refrigerasi nyaéta aranjeunna tiasa beroperasi kalayan massa panas anu rendah.Hal ieu ngajadikeun eta cocog pikeun sumber suhu low kayaning tanaga surya atawa panas runtah.Dina hal aplikasi panyimpen énérgi, adsorpsi ngagaduhan kauntungan tina kapadetan énergi anu langkung luhur sareng dissipation énergi anu kirang dibandingkeun sareng panyimpen panas anu wijaksana atanapi laten.
Pompa panas adsorpsi sareng sistem refrigerasi nuturkeun siklus termodinamika anu sami sareng pasangan komprési uap.Beda utama nyaéta ngagantian komponén compressor ku adsorbers.Unsur ieu tiasa nyerep uap refrigeran tekanan rendah dina suhu sedeng, ngejat langkung seueur refrigerant sanajan cairanana tiis.Ieu diperlukeun pikeun mastikeun cooling konstan adsorber dina urutan ngaluarkeun enthalpy of adsorption (exotherm).Adsorber ieu dihasilkeun deui dina suhu luhur, ngabalukarkeun uap refrigerant desorb.Pemanasan kudu terus nyadiakeun enthalpy of desorption (endotermik).Kusabab prosés adsorption dicirikeun ku parobahan suhu, kapadetan kakuatan tinggi merlukeun konduktivitas termal tinggi.Nanging, konduktivitas termal anu rendah mangrupikeun kalemahan utama dina kalolobaan aplikasi.
Masalah utama konduktivitas nyaéta ningkatkeun nilai rata-rata bari ngajaga jalur angkutan anu nyayogikeun aliran uap adsorpsi / desorption.Dua pendekatan ilahar dipaké pikeun ngahontal ieu: exchanger panas komposit jeung exchanger panas coated.Bahan komposit anu pang populerna sareng suksés nyaéta anu ngagunakeun aditif dumasar karbon, nyaéta grafit anu diperluas, karbon aktip, atanapi serat karbon.Oliveira et al.2 impregnated bubuk grafit dimekarkeun kalawan kalsium klorida pikeun ngahasilkeun adsorber kalawan kapasitas cooling husus (SCP) nepi ka 306 W / kg sarta koefisien kinerja (COP) nepi ka 0,46.Zajaczkowski et al.3 ngusulkeun kombinasi grafit dimekarkeun, serat karbon jeung kalsium klorida kalawan total konduktivitas 15 W/mK.Jian dkk4 diuji komposit jeung asam sulfat diperlakukeun dimekarkeun grafit alam (ENG-TSA) salaku substrat dina siklus cooling adsorption dua-tahap.Model ngaramalkeun COP tina 0,215 ka 0,285 sareng SCP tina 161,4 dugi ka 260,74 W / kg.
Sajauh solusi paling giat nyaéta exchanger panas coated.Mékanisme palapis penukar panas ieu tiasa dibagi jadi dua kategori: sintésis langsung sareng napel.Metodeu anu paling suksés nyaéta sintésis langsung, anu ngalibatkeun formasi bahan adsorbing langsung dina permukaan penukar panas tina réagen anu cocog.Sotech5 geus dipaténkeun métode pikeun sintésis zeolit ​​coated pikeun pamakéan dina runtuyan coolers dijieun ku Fahrenheit GmbH.Schnabel et al6 nguji kinerja dua zeolit ​​coated on stainless steel.Nanging, metode ieu ngan ukur tiasa dianggo sareng adsorben khusus, anu ngajantenkeun palapis sareng elém alternatif anu pikaresepeun.Binders mangrupakeun zat pasip dipilih pikeun ngarojong adhesion sorbent jeung / atawa mindahkeun massa, tapi teu maénkeun peran dina adsorption atawa ningkatna konduktivitas.Freni et al.7 penukar panas aluminium coated kalawan AQSOA-Z02 zeolit ​​stabilized ku binder dumasar-lempung.Calabrese et al.8 nalungtik persiapan coatings zeolit ​​kalawan binders polymeric.Ammann dkk.9 ngusulkeun cara pikeun nyiapkeun palapis zeolit ​​porous tina campuran magnét polivinil alkohol.Alumina (alumina) ogé dipaké salaku binder 10 dina adsorber nu.Pikeun pangaweruh urang, selulosa jeung hidroksiétil selulosa ngan dipaké dina kombinasi jeung adsorbent fisik11,12.Kadang-kadang lem teu dipaké pikeun cet, tapi dipaké pikeun ngawangun struktur 13 sorangan.Kombinasi matriks polimér alginat sareng sababaraha hidrat uyah ngabentuk struktur manik komposit fléksibel anu nyegah bocor nalika pengeringan sareng nyayogikeun transfer massa anu nyukupan.Lempung kayaning bentonit jeung attapulgite geus dipaké salaku binders pikeun persiapan composites15,16,17.Étilselulosa geus dipaké pikeun microencapsulate kalsium klorida18 atawa natrium sulfida19.
Komposit sareng struktur logam porous tiasa dibagi kana penukar panas aditif sareng penukar panas anu dilapis.Kauntungannana struktur ieu téh aréa permukaan spésifik tinggi.Ieu nyababkeun permukaan kontak anu langkung ageung antara adsorbent sareng logam tanpa tambihan massa inert, anu ngirangan efisiensi sakabéh siklus refrigerasi.Lang et al.20 geus ningkat konduktivitas sakabéh a adsorber zeolit ​​kalawan struktur honeycomb aluminium.Gillerminot et al.21 ningkatkeun konduktivitas termal lapisan zeolit ​​NaX kalayan busa tambaga sareng nikel.Sanajan composites dipaké salaku bahan robah fase (PCMs), papanggihan Li et al.22 jeung Zhao et al.23 ogé dipikaresep pikeun chemisorption.Aranjeunna ngabandingkeun kinerja grafit dimekarkeun sarta busa logam jeung menyimpulkan yén kiwari dimungkinkeun leuwih hade ngan lamun korosi teu masalah.Palomba et al.nembe dibandingkeun struktur porous logam lianna24.Van der Pal et al.geus ngulik uyah logam nu diasupkeun kana busa 25 .Sadaya conto sateuacana pakait sareng lapisan padet tina adsorben partikulat.Struktur porous logam praktis henteu dianggo pikeun ngalapis adsorbers, anu mangrupikeun solusi anu langkung optimal.Conto beungkeutan zeolit ​​tiasa dipendakan dina Wittstadt et al.26 tapi tacan aya usaha pikeun ngabeungkeut hidrat uyah sanajan dénsitas énergina leuwih luhur 27 .
Ku kituna, tilu métode pikeun Nyiapkeun palapis adsorbent bakal digali dina artikel ieu: (1) palapis binder, (2) réaksi langsung, jeung (3) perlakuan permukaan.Hydroxyethylcellulose mangrupikeun pangikat pilihan dina karya ieu kusabab stabilitas anu dilaporkeun saméméhna sareng adhesion palapis anu saé dina kombinasi sareng adsorben fisik.Metoda ieu mimitina ditalungtik pikeun coatings datar lajeng dilarapkeun ka struktur serat logam.Sateuacanna, analisa awal kamungkinan réaksi kimia kalayan formasi palapis adsorbent dilaporkeun.Pangalaman saméméhna ayeuna ditransfer kana palapis struktur serat logam.Perawatan permukaan anu dipilih pikeun padamelan ieu mangrupikeun metode dumasar kana anodizing aluminium.Anodizing aluminium geus hasil digabungkeun jeung uyah logam pikeun tujuan estetika29.Dina kasus ieu, palapis anu stabil pisan sareng tahan korosi tiasa didapet.Nanging, aranjeunna henteu tiasa ngalaksanakeun prosés adsorpsi atanapi desorption.Tulisan ieu nampilkeun varian pendekatan ieu anu ngamungkinkeun massa dipindahkeun nganggo sipat napel tina prosés aslina.Pikeun pangaweruh pangalusna urang, taya sahiji metodeu dijelaskeun di dieu geus diajarkeun saméméhna.Aranjeunna ngagambarkeun téhnologi anyar pisan metot sabab ngidinan formasi coatings adsorbent hydrated, nu boga sababaraha kaunggulan leuwih adsorbent fisik remen ditalungtik.
Pelat aluminium anu dicap dipaké salaku substrat pikeun percobaan ieu disadiakeun ku ALINVEST Břidličná, Céko.Éta ngandung 98,11% aluminium, 1,3622% beusi, 0,3618% mangan jeung ngambah tambaga, magnésium, silikon, titanium, séng, kromium jeung nikel.
Bahan-bahan anu dipilih pikeun pembuatan komposit dipilih luyu jeung sipat termodinamikana, nyaéta, gumantung kana jumlah cai anu bisa diserap/disesorbkeun dina suhu sahandapeun 120°C.
Magnésium sulfat (MgSO4) mangrupa salah sahiji uyah terhidrasi paling metot sarta diulik 30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Sipat termodinamika geus sacara sistematis diukur sarta kapanggih cocog pikeun aplikasi dina widang refrigeration adsorption, pompa panas jeung neundeun énergi.Magnésium sulfat garing CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Jérman) dipaké.
Kalsium klorida (CaCl2) (H319) nyaéta uyah séjén anu ditalungtik ogé sabab hidratna miboga sipat térmodinamik metot41,42,43,44.Kalsium klorida héksahidrat CAS-No.7774-34-7 97% dipaké (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Jérman).
Séng sulfat (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) jeung hidrat na miboga sipat termodinamika cocog pikeun prosés adsorption suhu low45,46.Séng sulfat heptahydrate CAS-Nr.7733-02-0 99,5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Jérman) dipaké.
Strontium klorida (SrCl2) (H318) ogé mibanda sipat termodinamika metot4,45,47 sanajan mindeng digabungkeun jeung amonia dina adsorption pompa panas atawa panalungtikan neundeun énergi.Strontium klorida hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0-102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, AS) dipaké pikeun sintésis.
Tambaga sulfat (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) sanes diantara hidrat anu sering dipendakan dina literatur profésional, sanaos sipat termodinamikana dipikaresep pikeun aplikasi suhu rendah48,49.Tambaga sulfat CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, AS) dipaké pikeun sintésis.
Magnésium klorida (MgCl2) nyaéta salasahiji uyah terhidrasi anu ayeuna-ayeuna leuwih perhatian dina widang panyimpen énérgi termal50,51.Magnésium klorida hexahydrate CAS-Nr.7791-18-6 kelas farmasi murni (Applichem GmbH., Darmstadt, Jérman) dipaké pikeun percobaan.
Sakumaha didadarkeun di luhur, hydroxyethyl cellulose dipilih kusabab hasil anu positif dina aplikasi anu sami.Bahan anu digunakeun dina sintésis kami nyaéta hydroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, AS).
Serat logam didamel tina kawat pondok anu dihijikeun ku komprési sareng sintering, prosés anu katelah ékstraksi ngalembereh crucible (CME)52.Ieu ngandung harti yén konduktivitas termal maranéhanana henteu ngan gumantung kana konduktivitas bulk tina logam dipaké dina pabrik jeung porosity tina struktur final, tapi ogé dina kualitas beungkeut antara threads.Serat henteu isotropik sareng condong disebarkeun dina arah anu tangtu salami produksi, anu ngajantenkeun konduktivitas termal dina arah transversal langkung handap.
Sipat nyerep cai ditalungtik ngagunakeun analisis thermogravimetric simultaneous (TGA) / analisis thermogravimetric diferensial (DTG) dina pakét vakum (Netzsch TG 209 F1 Libra).Pangukuran dilaksanakeun dina atmosfir nitrogén anu ngalir dina laju aliran 10 ml / mnt sareng kisaran suhu tina 25 dugi ka 150 ° C dina crucibles aluminium oksida.Laju pemanasan éta 1 °C / mnt, beurat sampel variatif ti 10 nepi ka 20 mg, resolusina 0.1 μg.Dina karya ieu, éta kudu dicatet yén bédana massa per Unit permukaan boga kateupastian badag.Sampel anu dianggo dina TGA-DTG leutik pisan sareng henteu teratur dipotong, anu ngajantenkeun tekad daérahna henteu akurat.Nilai-nilai ieu ngan ukur tiasa diekstrapolasi ka daérah anu langkung ageung upami panyimpangan ageung dipertimbangkeun.
Attenuated total cerminan Fourier transformasi infra red (ATR-FTIR) spéktra kaala dina Bruker Vertex 80 v spéktrométer FTIR (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Jérman) ngagunakeun aksésori platinum ATR (Bruker Optik GmbH, Jérman).Spéktra kristal inten garing murni diukur langsung dina vakum saméméh ngagunakeun sampel salaku latar pikeun pangukuran ékspérimén.Sampel diukur dina vakum ngagunakeun resolusi spéktral 2 cm-1 sarta jumlah rata-rata scan 32. Wavenumber rentang ti 8000 nepi ka 500 cm-1.Analisis spéktral dilaksanakeun nganggo program OPUS.
Analisis SEM dipigawé maké DSM 982 Gemini ti Zeiss dina tegangan accelerating 2 jeung 5 kV.Énergi dispersive X-ray spéktroskopi (EDX) dipigawé maké Thermo Fischer System 7 kalawan Peltier tiis silikon drift detektor (SSD).
Nyiapkeun pelat logam dilaksanakeun nurutkeun prosedur anu sami sareng anu dijelaskeun dina 53. Kahiji, neuleumkeun piring dina 50% asam sulfat.15 menit.Teras aranjeunna diwanohkeun kana larutan natrium hidroksida 1 M salami 10 detik.Lajeng sampel dikumbah ku jumlah badag cai sulingan, lajeng soaked dina cai sulingan salila 30 menit.Sanggeus perlakuan permukaan awal, sampel anu immersed dina leyuran jenuh 3%.HEC jeung uyah target.Tungtungna, cabut aranjeunna sareng garing dina 60 ° C.
Metode anodizing ningkatkeun sareng nguatkeun lapisan oksida alami dina logam pasip.Panel aluminium anodized ku asam sulfat dina kaayaan hardened lajeng disegel dina cai panas.Anodizing dituturkeun hiji etching awal jeung 1 mol/l NaOH (600 s) dituturkeun ku nétralisasi dina 1 mol/l HNO3 (60 s).Larutan éléktrolit nyaéta campuran 2,3 M H2SO4, 0,01 M Al2(SO4)3, jeung 1 M MgSO4 + 7H2O.Anodizing dilaksanakeun dina (40 ± 1) ° C, 30 mA/cm2 salila 1200 detik.Prosés sealing dilumangsungkeun dina rupa-rupa solusi brine sakumaha ditétélakeun dina bahan (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Sampel digodog di jerona salami 1800 detik.
Tilu métode béda pikeun ngahasilkeun komposit geus ditalungtik: palapis napel, réaksi langsung, sarta perlakuan permukaan.Kaunggulan jeung kalemahan unggal métode latihan sacara sistematis dianalisis jeung dibahas.Observasi langsung, nanoimaging, jeung analisis kimia / unsur anu dipaké pikeun evaluate hasil.
Anodizing dipilih salaku métode perlakuan permukaan konversi pikeun ngaronjatkeun adhesion of hidrat uyah.Perlakuan permukaan ieu nyiptakeun struktur porous of alumina (alumina) langsung dina beungeut aluminium.Sacara tradisional, métode ieu diwangun ku dua tahapan: tahap kahiji nyiptakeun struktur porous aluminium oksida, jeung tahap kadua nyiptakeun palapis aluminium hidroksida nu nutup pori.Di handap ieu aya dua metode pikeun ngahalangan uyah tanpa ngahalangan aksés kana fase gas.Kahiji diwangun ku sistem honeycomb maké aluminium oksida leutik (Al2O3) tabung diala dina hambalan kahiji pikeun nahan kristal adsorbent sarta ngaronjatkeun adhesion -na pikeun surfaces logam.Honeycombs anu dihasilkeun boga diaméter ngeunaan 50 nm jeung panjang 200 nm (Gbr. 1a).Salaku disebutkeun tadi, cavities ieu biasana ditutup dina hambalan kadua ku lapisan ipis Al2O(OH)2 boehmite dirojong ku prosés golak tube alumina.Dina metodeu kadua, prosés sealing ieu dirobah ku cara nu kristal uyah kawengku dina seragam nutupan lapisan boehmite (Al2O(OH)), nu teu dipaké pikeun sealing dina hal ieu.Tahap kadua dilaksanakeun dina leyuran jenuh uyah anu saluyu.Pola anu dijelaskeun gaduh ukuran dina kisaran 50-100 nm sareng katingalina sapertos tetesan splashed (Gbr. 1b).Beungeut diala salaku hasil tina prosés sealing boga struktur spasial diucapkeun kalawan ngaronjat aréa kontak.Pola permukaan ieu, sareng seueur konfigurasi beungkeutan, idéal pikeun mawa sareng nahan kristal uyah.Kadua struktur anu dijelaskeun katingalina leres-leres porous sareng gaduh rongga alit anu cocog pikeun nahan hidrat uyah sareng nyerep uap kana uyah salami operasi adsorber.Tapi, analisis unsur permukaan ieu ngagunakeun EDX bisa ngadeteksi jumlah renik magnésium jeung walirang dina beungeut boehmite, nu teu kauninga dina kasus permukaan alumina.
ATR-FTIR sampel dikonfirmasi yén unsur éta magnésium sulfat (tingali Gambar 2b).Spéktrum némbongkeun ciri puncak ion sulfat dina 610–680 jeung 1080–1130 cm–1 jeung ciri puncak cai kisi dina 1600–1700 cm–1 jeung 3200–3800 cm–1 (tingali Gbr. 2a, c).).Ayana ion magnésium ampir teu ngarobah spéktrum54.
(a) EDX tina boehmite coated MgSO4 plat aluminium, (b) ATR-FTIR spéktra boehmite jeung MgSO4 coatings, (c) ATR-FTIR spéktra MgSO4 murni.
Ngajaga efisiensi adsorption dikonfirmasi ku TGA.Dina Gbr.3b nembongkeun puncak desorption ngeunaan approx.60°C.Puncak ieu teu pakait jeung suhu dua puncak observasi dina TGA uyah murni (Gbr. 3a).The repeatability tina siklus adsorption-desorption ieu dievaluasi, sarta kurva sarua ieu observasi sanggeus nempatkeun sampel dina atmosfir lembab (Gbr. 3c).Bedana anu dititénan dina tahap kadua desorption bisa jadi hasil tina dehidrasi dina atmosfir ngalir, sabab ieu mindeng ngabalukarkeun dehidrasi lengkep.Nilai-nilai ieu pakait sareng kirang langkung 17,9 g / m2 dina dewatering munggaran sareng 10,3 g / m2 dina dewatering kadua.
Babandingan analisis TGA boehmite jeung MgSO4: analisis TGA MgSO4 murni (a), campuran (b) jeung sanggeus rehidrasi (c).
Metodeu anu sami dilaksanakeun sareng kalsium klorida salaku adsorbent.Hasilna dibere dina Gambar 4. inspeksi visual beungeut nembongkeun parobahan minor dina glow logam.Buluna bieu katingali.SEM dikonfirmasi ayana kristal leutik merata dina beungeut cai.Sanajan kitu, TGA némbongkeun euweuh dehidrasi handap 150 ° C.Ieu bisa jadi alatan kanyataan yén proporsi uyah teuing leutik dibandingkeun massa total substrat pikeun deteksi ku TGA.
Hasil perlakuan permukaan tina palapis tambaga sulfat ku métode anodizing ditémbongkeun dina Gbr.5. Dina hal ieu, ekspektasi incorporation of CuSO4 kana struktur Al oksida teu lumangsung.Gantina, jarum leupas dititénan sabab ilaharna dipaké pikeun tambaga hidroksida Cu(OH)2 dipaké kalawan dyes pirus has.
Perlakuan permukaan anodized ogé diuji dina kombinasi sareng strontium klorida.Hasilna nunjukkeun sinyalna henteu rata (tingali Gambar 6a).Pikeun nangtukeun lamun uyah nutupan sakabéh beungeut, hiji analisis EDX dipigawé.Kurva pikeun titik di wewengkon kulawu (titik 1 dina Gbr. 6b) nembongkeun saeutik strontium jeung loba aluminium.Ieu nunjukkeun eusi low strontium dina zona diukur, anu, kahareupna nunjukkeun sinyalna low of strontium klorida.Sabalikna, wewengkon bodas boga eusi luhur strontium jeung eusi low aluminium (titik 2-6 dina Gbr. 6b).Analisis EDX wewengkon bodas nembongkeun titik-titik darker (titik 2 jeung 4 dina Gbr. 6b), low klorin jeung luhur di walirang.Ieu bisa nunjukkeun formasi strontium sulfat.Titik-titik anu langkung terang ngagambarkeun eusi klorin anu luhur sareng eusi walirang anu rendah (titik 3, 5, sareng 6 dina Gbr. 6b).Ieu bisa dipedar ku kanyataan yén bagian utama palapis bodas diwangun ku strontium klorida ekspektasi.TGA sampel dikonfirmasi interpretasi analisis kalawan puncak dina suhu karakteristik strontium klorida murni (Gbr. 6c).nilai leutik maranéhanana bisa diyakinkeun ku fraksi leutik uyah dibandingkeun jeung massa rojongan logam.Massa desorption ditangtukeun dina percobaan pakait jeung jumlah 7,3 g / m2 dikaluarkeun per unit aréa adsorber dina suhu 150 ° C.
Lapisan séng sulfat anu diolah Eloxal ogé diuji.Macroscopically, palapis nu mangrupa lapisan pisan ipis jeung seragam (Gbr. 7a).Sanajan kitu, SEM wangsit aréa permukaan ditutupan ku kristal leutik dipisahkeun ku wewengkon kosong (Gbr. 7b).TGA palapis sareng substrat dibandingkeun sareng uyah murni (Gambar 7c).Uyah murni boga hiji puncak asimétri dina 59,1 ° C.Aluminium coated némbongkeun dua puncak leutik dina 55,5 ° C jeung 61,3 ° C, nunjukkeun ayana séng sulfat hidrat.Beda massa wangsit dina percobaan pakait jeung 10,9 g / m2 dina suhu dehidrasi 150 ° C.
Saperti dina aplikasi saméméhna53, hidroksiétil selulosa dipaké salaku map pikeun ngaronjatkeun adhesion jeung stabilitas palapis sorbent.Kasaluyuan bahan sareng pangaruh kana kinerja adsorpsi ditaksir ku TGA.Analisis dilumangsungkeun dina hubungan jeung total massa, nyaéta sampel ngawengku pelat logam dipaké salaku substrat palapis.Adhesion diuji ku tés dumasar kana tés kiyeu silang anu ditetepkeun dina spésifikasi ISO2409 (teu tiasa nyumponan spésifikasi pamisahan kiyeu gumantung kana ketebalan sareng lebar spésifikasi).
Palapis panels kalawan kalsium klorida (CaCl2) (tingali Gbr. 8a) nyababkeun sebaran henteu rata, nu teu katalungtik dina palapis aluminium murni dipaké pikeun test kiyeu transverse.Dibandingkeun jeung hasil pikeun CaCl2 murni, TGA (Gbr. 8b) nembongkeun dua puncak ciri bergeser ka arah handap hawa masing-masing 40 jeung 20 ° C.Uji cross-section teu ngidinan pikeun ngabandingkeun obyektif sabab sampel CaCl2 murni (sampel katuhu dina Gbr. 8c) mangrupakeun endapanana powdery, nu ngaluarkeun partikel paling luhur.Hasil HEC nunjukkeun palapis anu ipis sareng seragam kalayan adhesion anu nyugemakeun.Beda massa ditémbongkeun dina Gbr.8b pakait sareng 51,3 g / m2 per unit aréa adsorber dina suhu 150 ° C.
Hasil positif dina hal adhesion na uniformity ogé diala kalawan magnésium sulfat (MgSO4) (tingali Gbr. 9).Analisis prosés desorption of coating némbongkeun ayana hiji puncak approx.60°C.Suhu ieu pakait jeung hambalan desorption utama ditempo dina dehidrasi uyah murni, ngagambarkeun hambalan sejen dina 44 ° C.Éta pakait sareng transisi tina hexahydrate ka pentahydrate sareng henteu ditingali dina kasus palapis sareng binder.Tés cross section nunjukkeun distribusi sareng adhesion anu langkung saé dibandingkeun sareng palapis anu dilakukeun nganggo uyah murni.Beda massa dititénan dina TGA-DTC pakait jeung 18,4 g / m2 per unit aréa adsorber dina suhu 150 ° C.
Kusabab irregularities permukaan, strontium klorida (SrCl2) boga palapis henteu rata dina sirip (Gbr. 10a).Sanajan kitu, hasil tes kiyeu transverse némbongkeun sebaran seragam jeung adhesion nyata ningkat (Gbr. 10c).Analisis TGA némbongkeun béda pisan leutik dina beurat, nu kudu alatan kandungan uyah handap dibandingkeun substrat logam.Nanging, léngkah-léngkah dina kurva nunjukkeun ayana prosés dehidrasi, sanaos puncakna pakait sareng suhu anu dicandak nalika ngacirian uyah murni.Puncakna dina 110 ° C sareng 70,2 ° C dititénan dina Gbr.10b ogé kapanggih nalika nganalisis uyah murni.Tapi, lengkah dehidrasi utama dititénan dina uyah murni dina 50 ° C teu reflected dina kurva maké binder nu.Sabalikna, campuran binder némbongkeun dua puncak dina 20,2 ° C jeung 94,1 ° C, nu teu diukur pikeun uyah murni (Gbr. 10b).Dina suhu 150 °C, bédana massa anu dititénan pakait sareng 7,2 g / m2 per unit aréa adsorber.
Kombinasi HEC jeung séng sulfat (ZnSO4) teu méré hasil nu bisa ditarima (Gambar 11).Analisis TGA logam coated teu nembongkeun sagala prosés dehidrasi.Sanaos distribusi sareng adhesion palapis parantos ningkat, sipatna masih jauh tina optimal.
Cara pangbasajanna pikeun coating serat logam ku lapisan ipis jeung seragam nyaéta impregnation baseuh (Gbr. 12a), nu ngawengku persiapan uyah target na impregnation serat logam kalawan leyuran cai.
Nalika nyiapkeun impregnation baseuh, aya dua masalah utama.Di hiji sisi, tegangan permukaan leyuran saline nyegah incorporation bener cairan kana struktur porous.Kristalisasi dina beungeut luar (Gbr. 12d) jeung gelembung hawa trapped jero struktur (Gbr. 12c) ngan bisa ngurangan ku nurunkeun tegangan permukaan jeung pre-wetting sampel kalawan cai sulingan.Disolusi paksa dina sampel ku cara ngévakuasi hawa di jero atanapi ku nyiptakeun aliran solusi dina struktur mangrupikeun cara anu épéktip pikeun mastikeun ngeusian lengkep struktur.
Masalah kadua encountered salila persiapan éta ngaleupaskeun pilem tina bagian tina uyah (tingali Gbr. 12b).Fenomena ieu dicirikeun ku formasi palapis garing dina permukaan disolusi, anu ngeureunkeun pengeringan anu dirangsang sacara konvéktif sareng ngamimitian prosés anu dirangsang difusi.Mékanisme kadua langkung laun tibatan anu kahiji.Hasilna, suhu anu luhur diperyogikeun pikeun waktos pengeringan anu lumayan, anu ningkatkeun résiko gelembung ngabentuk di jero sampel.Masalah ieu direngsekeun ku ngawanohkeun hiji métode alternatif kristalisasi dumasar kana lain parobahan konsentrasi (évaporasi), tapi dina parobahan suhu (saperti dina conto jeung MgSO4 dina Gbr. 13).
Répréséntasi skéma tina prosés kristalisasi salila cooling jeung separation fase padet jeung cair maké MgSO4.
Solusi uyah jenuh tiasa disiapkeun dina atanapi di luhur suhu kamar (HT) nganggo metode ieu.Dina kasus nu pertama, kristalisasi dipaksa ku nurunkeun suhu handap suhu kamar.Dina kasus kadua, kristalisasi lumangsung nalika sampel ieu leuwih tiis kana suhu kamar (RT).Hasilna nyaéta campuran kristal (B) sareng leyur (A), bagian cair anu dipiceun ku hawa anu dikomprés.Pendekatan ieu henteu ngan ukur ngahindarkeun formasi pilem dina hidrat ieu, tapi ogé ngirangan waktos anu diperyogikeun pikeun persiapan komposit anu sanés.Tapi, panyabutan cairan ku hawa dikomprés ngabalukarkeun kristalisasi tambahan uyah, hasilna palapis kandel.
Métode séjén anu tiasa dianggo pikeun ngalapis permukaan logam ngalibatkeun produksi langsung uyah target ngaliwatan réaksi kimia.Exchangers panas coated dijieun ku réaksi asam dina surfaces logam fins na tabung boga sababaraha kaunggulan, sakumaha dilaporkeun dina ulikan urang saméméhna.Aplikasi tina metoda ieu serat ngarah ka hasil pisan goréng alatan formasi gas salila réaksi.Tekanan gelembung gas hidrogén ngawangun nepi di jero usik jeung shifts salaku produk anu ejected (Gbr. 14a).
Lapisan parantos dirobih ku réaksi kimia pikeun ngontrol ketebalan sareng distribusi palapis anu langkung saé.Metoda ieu ngalibatkeun ngalirkeun aliran halimun asam ngaliwatan sampel (Gambar 14b).Ieu diperkirakeun ngahasilkeun palapis seragam ku réaksi jeung logam substrat.Hasilna nyugemakeun, tapi prosésna lambat teuing pikeun dianggap metode anu efektif (Gbr. 14c).Waktu réaksi anu langkung pondok tiasa dihontal ku pemanasan lokal.
Pikeun ngatasi kalemahan metodeu di luhur, metode palapis dumasar kana pamakean napel parantos ditaliti.HEC dipilih dumasar kana hasil anu dipidangkeun dina bagian saméméhna.Sadaya sampel disiapkeun dina 3% wt.Binder dicampur uyah.Serat anu pretreated nurutkeun prosedur sarua jeung pikeun tulang rusuk, nyaéta soaked dina 50% vol.dina 15 menit.asam sulfat, teras direndam dina natrium hidroksida salami 20 detik, dikumbah dina cai sulingan sareng tungtungna direndam dina cai sulingan salami 30 menit.Dina hal ieu, hiji hambalan tambahan ditambahkeun saméméh impregnation.Teundeun sampel sakeudeung dina leyuran uyah target éncér tur garing dina kurang leuwih 60 ° C.Prosésna dirancang pikeun ngarobih permukaan logam, nyiptakeun situs nukleasi anu ningkatkeun distribusi palapis dina tahap ahir.Struktur serat ngagaduhan hiji sisi dimana filamén langkung ipis sareng dibungkus pageuh, sareng sisi sabalikna dimana filamén langkung kandel sareng kirang disebarkeun.Ieu mangrupikeun hasil tina 52 prosés manufaktur.
Hasil pikeun kalsium klorida (CaCl2) diringkeskeun sareng diilustrasi ku gambar dina Tabel 1. Sinyalna anu saé saatos inokulasi.Malahan untaian anu henteu aya kristal anu katingali dina beungeut cai parantos ngirangan pantulan logam, nunjukkeun parobihan dina finish.Sanajan kitu, sanggeus sampel anu impregnated kalawan campuran cai CaCl2 na HEC tur garing dina suhu ngeunaan 60 ° C, coatings anu ngumpul di intersections tina struktur.Ieu mangrupikeun pangaruh anu disababkeun ku tegangan permukaan solusi.Saatos soaking, cairanana tetep di jero sampel alatan tegangan permukaan na.Dasarna éta lumangsung dina simpang tina struktur.Sisi pangalusna tina specimen boga sababaraha liang ngeusi uyah.Beurat ngaronjat ku 0,06 g / cm3 sanggeus palapis.
Palapis jeung magnésium sulfat (MgSO4) ngahasilkeun leuwih uyah per unit volume (Tabel 2).Dina hal ieu, increment diukur nyaéta 0,09 g / cm3.Prosés seeding ngahasilkeun cakupan sampel éksténsif.Sanggeus prosés palapis, uyah meungpeuk wewengkon badag tina sisi ipis sampel.Salaku tambahan, sababaraha daérah matte diblokir, tapi sababaraha porosity dipikagaduh.Dina hal ieu, formasi uyah gampang dititénan dina simpang tina struktur, confirming yén prosés palapis utamana alatan tegangan permukaan cairan, teu interaksi antara uyah jeung substrat logam.
Hasil pikeun kombinasi strontium klorida (SrCl2) jeung HEC némbongkeun sipat sarupa conto saméméhna (Tabel 3).Dina hal ieu, sisi thinner tina sampel ampir sakabéhna katutupan.Ngan pori individu anu katingali, kabentuk nalika pengeringan salaku hasil tina sékrési uap tina sampel.Pola anu ditingali dina sisi matte mirip pisan sareng kasus sateuacana, daérah diblokir ku uyah sareng seratna henteu katutupan lengkep.
Pikeun meunteun pangaruh positip tina struktur serat dina kinerja termal penukar panas, konduktivitas termal efektif tina struktur serat coated ditangtukeun sareng dibandingkeun sareng bahan palapis murni.Konduktivitas termal diukur dumasar kana ASTM D 5470-2017 nganggo alat panel datar anu dipidangkeun dina Gambar 15a nganggo bahan rujukan sareng konduktivitas termal anu dipikanyaho.Dibandingkeun sareng metode pangukuran sementara anu sanés, prinsip ieu nguntungkeun pikeun bahan porous anu dianggo dina pangajaran ayeuna, sabab pangukuran dilaksanakeun dina kaayaan anu ajeg sareng kalayan ukuran sampel anu cekap (wewengkon dasar 30 × 30 mm2, jangkungna kirang langkung 15 mm).Sampel bahan palapis murni (rujukan) sareng struktur serat anu dilapis disiapkeun pikeun pangukuran dina arah serat sareng jejeg arah serat pikeun ngira-ngira pangaruh konduktivitas termal anisotropik.Spésimén ditumbuk dina beungeut cai (Grit P320) pikeun ngaleutikan pangaruh kakasaran permukaan kusabab persiapan spésimen, anu henteu ngagambarkeun struktur dina spésimen.