影响太阳能蓄热复合吸附剂性能的制备因素及分析 赖艳华.docVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号： 影响太阳能蓄热复合吸附剂性能的制备因素及分析 赖艳华 邵文彬 岳虹 董震 商凌霄 陈常念 吕明新 （山东大学能源与动力工程学院山东 济南 250061） (Tel: , Email: laiyh@) 摘 要 本文依据不同饱和盐溶液相对湿度原理，搭建了可控温度和湿度的吸附性能测试系统。实验表明所制备的复合吸附剂吸附性能除了与作为骨架的物理吸附剂种类有关外，还与无机盐溶液浓度、浸渍时间、干燥温度及干燥时间密切相关，复合吸附剂的平衡吸附量随着各因素的增加呈增加趋势，但增加到某定值后，平衡吸附量基本不变。13X型分子筛浸渍在浓度为40%的氯化钙溶液中14h，在450℃的环境中干燥5h，所获得的复合吸附剂吸附性能良好。 关键词 复合吸附剂；正交实验；制备因素；平衡吸附量；吸附速率 0 前言 随着经济的飞速发展，人们对能源的需求量也越来越大，但目前，人们对能源的使用还是多以不可再生能源为主[1]，破坏了生态平衡。因此，新型清洁可再生能源的开发和利用，越来越被各国学者和专家所重视[2]。其中，太阳能储量巨大，清洁无污染，具有良好的发展前景和趋势[3]。但是由于季节昼夜等因素周期性影响及阴晴云雨的随机性变化，太阳能的供应与需求存在时间上的不匹配[4]。采用太阳能蓄热技术，可以将充足的太阳能以热能或是其他形式的能暂时的储存起来[5]，以供日后生活生产等过程需要的时候使用[6]。 其中，化学吸附蓄热材料因其具有蓄热密度高等优点[7]，成为目前蓄热材料领域研究热点[8]。化学吸附剂在吸附过程中易潮解，会阻碍吸附剂的传质性能，极大的降低了自身导热系数[9]，严重降低了吸附蓄/放热过程的反应速率。本文采用将无机盐与物理吸附骨架相耦合制备复合吸附剂的方法，来有效改善吸附剂的潮解现象。复合吸附剂的制备因素主要包括无机盐和物理吸附骨架种类、无机盐浓度、浸泡时间和干燥温度等，各制备因素对其平衡吸附量有很大的影响，本文实验采用正交实验法及单因素实验法来优化制备方案，以对复合吸附剂进行优化制备，获得性能良好的复合吸附剂。 1 温湿可控的吸附性能测试系统 本文根据固、液、气三相平衡体系理论，依据不同饱和盐溶液的相对湿度原理，搭建了可控温度和湿度的吸附性能测试实验系统。实验系统主要由控温系统、控湿系统、反应系统和测温系统构成，如图1所示。 反应容器中的蒸发器内装有过饱和无机盐溶液，除了可以提供吸附量测试实验中所需要的水蒸气，还可以保持密闭的反应容器内的湿度稳定在一定的范围之内；控温系统的智能温度控制器的温度设定为一定值，伴热带加热，达到设定温度空气开关断开，停止加热，待伴热带温度再次低于设定温度时，空气开关再次连接，继续加热；反应系统内壁紧贴放置6个样品槽；测温系统中pt100热电偶分别测试控湿系统和不相邻的4个样品槽内吸附剂样品的温度，取4个温度的平均值为实验温度。 采用重量法，每隔2h测试样品槽的重量，平衡吸附量可以通过计算得知。 （） 其中，X－吸附剂平衡吸附量，； mt－吸附剂平衡后的质量，g； m0－吸附剂的初始质量，g mi－吸附剂的质量，g v－·g-1·h-1； t－ 控温系统 反应系统 测温系统 ①-铁制反应容器 ②-样品槽 ③-控温系统 反应系统剖面图 反应容器俯视图 图1 实验系统图 Figure 1 Experimental system schematic 经研究智能温度控制器温度设定为35℃时，系统内部实验温度稳定0℃左右，根据饱和盐溶液相对湿度表，选择碳酸钾饱和溶液控制反应容器内湿度，稳定在43%左右。CaCl2复合吸附剂制备条件及平衡吸附量 Table 1 Preparing conditions and equilibrium of CaCl2 composite absorbent 样品 编号 CaCl2浓度 物理吸附骨架种类 浸泡时间（t/h） 干燥温度 （T/） 平衡吸附量 （g/g） 1 1（20%） 1（5A分子筛） 1（6） 1（