太陽能蓄熱復(fù)合吸附劑制備及性能研究.pdf

1、太陽能作為一種應(yīng)用廣泛的新型能源，具有儲量巨大，無污染等特點(diǎn)。但太陽能的輻射強(qiáng)度隨季節(jié)、晝夜等因素發(fā)生周期性變化，同時受到自然天氣的隨機(jī)影響，其供求關(guān)系并不匹配。需要利用蓄熱技術(shù)，將太陽能儲存起來，以便需要時使用。本文通過對現(xiàn)今各蓄熱技術(shù)的對比，發(fā)現(xiàn)吸附蓄熱技術(shù)具有蓄能密度高，無損蓄熱，無毒無污染以及直接輸出熱量和冷量等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
　　本文根據(jù)固、液、氣三相平衡體系理論，依據(jù)不同飽和鹽溶液的相對濕度原理，搭建了可分

2、別控溫控濕的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文首先對單一化學(xué)蓄熱吸附無機(jī)鹽與物理吸附劑進(jìn)行了大量的吸附性能測試，研究發(fā)現(xiàn)在環(huán)境溫度30℃、相對濕度43％的實(shí)驗(yàn)條件下，化學(xué)無機(jī)鹽CaCl2的平衡吸附量最大，可達(dá)到0.326g/g，初始吸附速率達(dá)到0.008g·g-1·h-1，高于其他樣品，但是達(dá)到平衡狀態(tài)時間較長;同時CaCl2吸附過程中出現(xiàn)潮解現(xiàn)象，阻礙了吸附的繼續(xù)進(jìn)行。然后對13X型分子篩等物理吸附劑開展了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)表明13X型分子篩的平衡吸附量在所

3、測物理吸附劑中最高，為0.254g/g，物理吸附材料的吸附能力和蓄熱密度較低。
　　基于以上研究結(jié)果，采取將吸附性能良好的化學(xué)無機(jī)鹽與優(yōu)選的物理吸附材料相耦合的制備方案。利用正交實(shí)驗(yàn)法分析比較，確定了制備復(fù)合吸附劑吸附性能的影響因素。實(shí)驗(yàn)證明所制備的復(fù)合吸附劑吸附性能除了與作為骨架的物理吸附劑種類有關(guān)外，還與無機(jī)鹽溶液濃度、浸漬時間、干燥溫度及干燥時間密切相關(guān)，而且復(fù)合吸附劑的平衡吸附量隨著各因素的增加呈增加趨勢，但增加到某定值后

4、平衡吸附量的增加趨近于零，以此來獲得復(fù)合吸附劑的優(yōu)化制備條件。實(shí)驗(yàn)所測得的最優(yōu)條件為:13X型分子篩浸漬在濃度為40％的氯化鈣溶液中14h后，在450℃的環(huán)境中干燥5h，并采用適宜的制備條件制得了吸附性能良好的復(fù)合吸附劑。
　　通過控制實(shí)驗(yàn)溫度和濕度，對各種制備條件下的復(fù)合吸附劑進(jìn)行了性能測試和研究。在溫度為30℃、濕度為43％條件下，CaCl2-13X型分子篩復(fù)合吸附劑的平衡吸附量達(dá)到0.308g/g，其吸附能力高于13X型分子

5、篩而低于CaCl2樣品。另外，復(fù)合吸附劑的吸附速率也得到明顯地提升，在吸附初期，CaCl2-13X型分子篩復(fù)合吸附劑的吸附速率達(dá)到0.013g·g-1·h-1，高于CaCl2的吸附速率。同時，從復(fù)合吸附樣品的表觀來看，可明顯改善單純化學(xué)吸附的潮解現(xiàn)象。
　　基于對工業(yè)應(yīng)用的考慮，本文還實(shí)驗(yàn)研究了在恒定30℃條件下，濕度分別為11％、32％、43％和56％的條件下，CaCl2-13X型分子篩復(fù)合吸附劑的吸附速率及平衡吸附量。在4種不

6、同濕度條件下，CaCl2-13X型分子篩復(fù)合吸附劑的平衡吸附量/初始吸附速率分別為0.306g·g-1/0.008g·g-1·h-1、0.306g·g-1/0.009g·g-1·h-1、0.308g·g-1/0.013g·g-1·h-1和0.302g·g-1/0.016g·g-1·h-1，吸附速率隨著濕度的增加而顯著增加，而濕度的變化對復(fù)合吸附劑的平衡吸附量影響不大。因此，工業(yè)實(shí)際應(yīng)用可以通過改變濕度的方法來控制復(fù)合吸附劑的吸附速率。<