Nikelj pena je porozni kovinski material s tremi - dimenzijsko mrežno strukturo

Nikelj pena je porozni kovinski material s tremi - dimenzijsko mrežno strukturo. Zaradi visoke poroznosti, velike specifične površine, dobre toplotne prevodnosti, odlične mehanske trdnosti in stabilnosti kovin, kaže edinstven potencial uporabe v sistemih za shranjevanje toplote staljene soli, zlasti pri povečanju prenosa toplote in optimizaciji zmogljivosti sistema. Sledi njena glavna navodila za prijavo in tehnične prednosti:
I. Scenariji temeljnih aplikacij
1. Izboljšana učinkovitost prenosa toplote staljene soli
- Problem: toplotna prevodnost staljene soli je nizka (običajno 0,5-1 W/m · K), kar ima za posledico omejeno hitrost shranjevanja/sproščanja toplote.
- Rešitev: Nikelj pena je vdelana v staljeno sol kot učinkovito toplotno prevodno okostje:
- Njegova kovinska skelet (nikelj toplotna prevodnost ≈ 90 w/m · k) tvori pot hitre toplotne prevodnosti, kar bistveno izboljša enakovredno toplotno prevodnost sestavljenega materiala (lahko se poveča za 3-10-krat).
- Tri - dimenzijska struktura omrežja poveča kontaktno območje staljene soli in poveča konvektivni prenos toplote.

2. Podpora za oblikovano kompozitno fazno spremembo materialov za toplotno shranjevanje (PCM)
- Problem: trdni - Materiali za spreminjanje tekočih faz (na primer visoka - temperaturna staljena sol) po topinju, ki zahteva pakiranje zabojnikov in počasen prenos toplote.
- Rešitev: infiltrirajte staljeno sol v pore nikljeve pene, da tvori oblikovan kompozitni PCM:
- Porozna struktura nikljeve pene zaklene tekočo staljeno sol skozi kapilarno silo, da prepreči puščanje.
- Kovinski okostje pospeši prenos toplote v notranjost staljene soli in skrajša čas sprememb faze.
3. Srednja polnila v staljeni rezervoarji za shranjevanje soli/izmenjevalniki toplote
{{0 {
- Povečajte stopnjo turbulence, uničite mejno plast staljene soli in izboljšate konvektivni koeficient prenosa toplote.
- razširite pot pretoka staljene soli in izboljšajo učinkovitost izmenjave toplote.

2. Podrobna razlaga tehničnih prednosti
Značilnosti se povečajo za sistem za shranjevanje toplotne soli
Visoka poroznost (85%-95%) omogoča impregniranje velike količine staljene soli, hkrati pa ohranja strukturno stabilnost. Velika specifična površina znatno razširi kontaktno površino med staljeno soljo in medijem za prenos toplote ter poveča prenos toplote.
Odlična toplotna prevodnost hitro prenaša toploto v notranjost staljene soli, zmanjša toplotno stratifikacijo in poveča hitrost shranjevanja/sproščanja toplote.
Visoka mehanska trdnost vzdrži visoko - temperaturna erozija staljene soli in napetost toplotnega cikla, da se izogne ​​strukturnemu propadu.
Visok - temperaturni korozijski upor Nikelj ima dobro stabilnost v običajnih staljenih soli (kot so nitrati in kloridi), ki razširjajo življenjsko dobo
(Nečistoče, kot so sulfati, je treba nadzorovati).

Iii. Izzivi in ​​strategije obvladovanja
1. problem staljene soline korozije
- Tveganje: Pod dolgim ​​- terminskim visokim temperaturi, staljena sol (še posebej, če vsebuje nečistoče), lahko korodira nikljevo matriko, kar ima za posledico strukturno oslabitev.
- rešitev:
- Izberite visoko - čistost staljena sol (na primer sončna sol).
- Sprememba površine (na primer al₂o₃ prevleka) za izboljšanje korozijske odpornosti.
- Razvijte nikejno zlitinsko peno (na primer ni - cr) za izboljšanje korozijskega upora.
2. nadzor stroškov
- Stroški nikljeve pene so relativno visoki, aplikacijski obrazec pa je treba optimizirati (na primer uporaba le na ključnih območjih izmenjave toplote ali sprejemanje gradientne sestavljene zasnove).

3. zasnovo sistemske integracije
- Struktura pora (vrednost PPI), hitrost polnjenja in postavitev nikljeve pene je treba optimizirati, da uravnotežimo padec tlaka in učinkovitost prenosa toplote.

Iv. Primeri praktičnih prijav
- Sončna proizvodnja toplotne energije (CSP) Sistem za shranjevanje toplote: v rezervoar za staljeno sol nastavite niklj penaste plasti, da izboljšate učinkovitost proizvodnje energije ponoči.
- Industrijski odpadni toploti: uporabite module PCM iz nikljeve pene/staljene soli, da obnovite visoko - temperaturna toplota izpušnih plinov.
- Sistem jedrske energije: Kot medij za izboljšanje prenosa toplote v reaktorjih staljene soli izboljšati učinkovitost prenosa energije.

V. Prihodnja razvojna smer
1. Razvijte kompozitno prevleko Nikelj peno (na primer ni - al₂o₃, ni - sic) za izboljšanje korozijske odpornosti.
2. Oblikovanje strukture pore naklona: Optimizirajte porazdelitev velikosti por vzdolž smeri prenosa toplote, da zmanjšate izgube padca tlaka.
3. V kombinaciji z nanofluidi: dodajte nanodelce (na primer al₂o₃ nanodelce) v staljeno sol, da še povečate prenos toplote z nikljevo peno.
Zaključek
Nikelj pena učinkovito rešuje težavo z ozkim grlom za prenos toplote pri shranjevanju toplote staljene soli s svojimi edinstvenimi tremi - dimenzijsko toplotno prevodno mrežo in strukturno stabilnostjo. Kljub izzivom stroškov in korozije ima jasne možnosti uporabe pri visoki - shranjevanju temperature toplote, hitrem odzivanju in kompaktnim konstrukciji sistema z optimizacijo materiala in oblikovanjem sistema ter je še posebej primerno za scenarije s strogimi zahtevami za shranjevanje/sproščanje (na primer elektroenergetsko upravljanje CSP in industrijski proces). Prihodnje raziskave se bodo osredotočile na izboljšanje njegovega dolgega - termina visok - temperaturna stabilnost in ekonomičnost za promocijo velikih - lestvic.