Одержання і дослідження металонаповнених полімерних композитів призначених для створення теплоакумулюючих систем
Автор: Кіт Богдан Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології високомолекулярних сполук
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Технології накопичення і зберігання теплової енергії з використанням фазоперехідних матеріалів дозволяють ефективно розподілити використання тепла в часі, що є необхідним для вирішення основної проблеми відновлювальної енергетики (сонячна, вітрова), а саме невідповідності між попитом і пропозицією наявної енергії. Крім відновлювальної енергетики такі технології також можуть знайти застосування і в інших галузях, таких як енергоефективне будівництво, системи рекуперації відпрацьованого тепла, теплові насоси, регулювання темпера тури літій-іонних акумуляторів [1-3]. Системи, що використовують фазоперехідні матеріали будуть накопичувати і віддавати теплову енергію в результаті фазового переходу плавлення і кристалізації матеріалу з високою прихованою теплоємністю. Відомо ряд матеріалів, що можуть бути використані для накопичення тепла при фазовому переході. Було запропоновано в якості фазо перехідного матеріалу використовувати цукрові спирти [4, 5]. Причому в роботі [5] було оцінено циклічну стабільність спиртів і показано, що тепло та фазового переходу знижується під час послідовних циклів плавлення -кристалізації, а також залежить від ступеня перегріву спирту вище температури плавлення. Також пропонується використовувати багатокомпонентні системи, які володіють підвищеною теплопровідністю і теплоємністю в порівнянні з індивідуальними речовинами. Приклад одержання такого фазо перехідного матеріалу на основі полі(метилметакрилату)/розширеного графіту/н-октанової кислоти наведено в роботі [6]. Перспективним з нашого погляду є використання як фазоперехідних матеріалів висококристалічних полімерів, зокрема поліетилену [7]. Значний інтерес до високристалічних полімерів, як основи для створення систем акумулювання тепла, викликаний також 6 можливістю використання вторинної сировини, що дозволить посилити позитивний вплив таких теплоакумулюючих систем на екологічні аспекти їх впровадження. Серед вторинних полімерів можна відзначити високристалічні поліетилентерефталат і поліпропілен, які разом з поліетиленом, полівінілхлоридом і похідними полістиролу складають основну масу полімерів, що використовується в побуті і в подальшому забруднюють навколишнє середовище [8-11]. Як бачимо, у своїй переважній більшості матеріали, що використовуються для зберігання тепла володіють низькою теплопровідністю, що серйозно обмежує впровадження і розвиток технологій на їх основі [12-14]. Проводяться численні дослідження спрямовані на підвищення ефективності використання фазоперехідних матеріалів в системах накопичення тепла. Основна увага при цьому зосереджується на конструктивних особливостях теплообмінних поверхонь, а також підвищенні теплопровідності фазоперехідного матеріалу. Об’єкт дослідження: металізовані гранули поліетилену. Предмет дослідження: вивчення впливу циклічної термічної дії на ступінь кристалічностіполіетилену. Мета дослідження: дослідження впливу циклічних нагрівань і охолоджень матеріалу одержаного з металізованих гранул поліетилену на ступінь кристалічності поліетилену, розроблення експериментальної установки і аналіз результатів програмою Waxsfit. Результати експериментальних досліджень одержані з використанням сучасних інструментальних досліджень та рядом розроблених методик. На основі одержаних під час виконання магістерської кваліфікаційної роботи результатів можна стверджувати, що теплоакумул юючий матеріал одержаний з металізованих поліетиленових гранул на початковому етапі експлуатації характеризується високим ступенем кристалічності, що є перспективним з погляду можливості накопичення теплової енергії за рахунок прихованої теплоти фазового переходу. В процесі циклічного нагрівання -охолодження ступінь кристалічності знижується з високою інтенсивністю, що викликано екстремальними для поліетилену температурами нагрівання. 7 Одержані результати показують, що кристалічна структура поліетилену в процесі циклічного нагрівання-охолодження не змінюється. Запропонований теплоакумулюючий матеріал має перспективи практичного застосування, однак для тривалої експлуатації необхідно обмежити максимальну температуру нагрівання матеріалу. Магістерська кваліфікаційна робота складається з вступу, 4 розділів, висновків і списку використаних літературних джерел, що містять 38 посилання. Матеріал роботи викладено на 82сторінках друкованого тексту і містить 10таблицьта 48рисунків. Ключові слова: тепловий акумулятор, ступінь кристалічності, металізація, поліетилен, мідь, Waxsfit.