Kształtowanie właściwości fizykochemicznych adsorbentów węglowych dla układów magazynowania energii

Abstract

Processes of mass and energy storage with the application of solid adsorbents can be included into prospective directions of the adsorption technology development. One of the aim of this study was to assessment and development of the properties of adsorbents preparing from carbon and vegetable precursors used for adsorption refrigeration systems. Another aim was design original apparatus measuring the heat of wetting of methanol, which makes possible to assess the thermal effects of adsorption without necessity of evaluation of isosteric heat of adsorption from adsorption isotherm. In doctoral thesis were proved the improvement of sorption properties and the nature of carbon adsorbent surface for different precursors on the way of consequently of shape change and geometric dimensions particles, chemical treatment (demineralization, oxidation) and activation with KOH,. Heat exchange between adsorbent and environment can be optimized when the packing of particles of adsorbent in the bed increase or carbon monoliths, which have an elevated thermal conductivity on the interfacial surface, are used. The proposed and designed method of measuring of the wetting heat makes possible to evaluate the thermal effects of methanol adsorption for the investigated carbon adsorbents.

Wykorzystywanie adsorbentów węglowych w niekonwencjonalnych procesach magazynowania masy i energii cieplnej można zaliczyć do wciąż rosnącego i cieszącego się zainteresowaniem kierunku rozwoju technologii i inżynierii adsorpcyjnej. Celem niniejszej pracy są badania związane z modelowaniem właściwości adsorbentów wytwarzanych z surowców węglowych i roślinnych oraz ich ocena w kierunku zastosowania w urządzeniach do procesów adsorpcyjnego chłodzenia. Drugim celem pracy było opracowanie aparatu do pomiarów ciepła zwilżania metanolu, pozwalającego oszacować efekty cieplne adsorpcji bez konieczności wyznaczania izosterycznego ciepła adsorpcji z izoterm adsorpcji. W rozprawie stwierdzono możliwość poprawy właściwości sorpcyjnych i charakteru powierzchni adsorbentów węglowych różnego pochodzenia na drodze zmiany kształtu i wymiaru ziaren, obróbki kwasowej i utleniającej oraz aktywacji chemicznej wodorotlenkiem potasu. Do intensyfikacji odprowadzenia ciepła z układu adsorpcyjnego można doprowadzić poprzez zwiększenie stopnia upakowania ziaren w złożu adsorbentu lub wykorzystując w tym celu monolityczne materiały węglowe, które wykazują podwyższone przewodnictwo cieplne na powierzchni międzyfazowej (powierzchnia wymiennika ciepła-monolit). Opracowano technikę pomiarową oraz sposób prowadzenia pomiaru pozwalający oszacować efekty cieplne adsorpcji metanolu (ciepło imersji) dla badanych adsorbentów węglowych różnego pochodzenia.