Khoa học Vật liệu: Lưu trữ năng lượng tổng hợp của tự nhiên và công nghệ
Ưu điểm cốt lõi của PCM{0}}được nhúngsỏigạch bắt nguồn từ việc xây dựng vật liệu chính xác. Nhóm kỹ thuật chọn sỏi tự nhiên (đường kính 5-10 mm) có độ xốp 35%-45% làm vật liệu cơ bản và bơm axit palmitic (PCM có nguồn gốc thực vật) vào các lỗ bên trong của chúng thông qua quá trình truyền chân không. Nhiệt độ thay đổi pha của axit palmitic được kiểm soát chính xác ở mức 28 độ - giới hạn trên của nhiệt độ trong nhà thoải mái vào mùa hè miền nam Trung Quốc. Khi nhiệt độ môi trường vượt quá 28 độ, axit palmitic tan chảy từ rắn sang lỏng, hấp thụ và lưu trữ nhiệt; khi nhiệt độ giảm xuống dưới 28 độ, nó đông cứng lại thành chất rắn, giải phóng nhiệt để tạo thành "bộ đệm nhiệt độ" tự nhiên.
Các thử nghiệm cho thấy loại gạch composite này đạt được mật độ lưu trữ nhiệt là 210kJ/kg, gấp 6-8 lần so với gạch bê tông thông thường (lưu trữ khoảng 30kJ/kg). Quan trọng hơn, thành phần khoáng chất tự nhiên của sỏi có khả năng tương thích cao với axit palmitic - sau 5.000 chu kỳ thay đổi pha, hiệu suất lưu trữ nhiệt chỉ giảm 3%, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ngành là 10%, đảm bảo tuổi thọ ổn định trên 20 năm.
Dữ liệu thực địa: Cuộc cách mạng năng lượng tại Nhà thụ động Thượng Hải
Ứng dụng trong dự án trình diễn nhà thụ động ở Thượng Hải khẳng định tính hiệu quả thực tế của gạch. Với diện tích 1.200㎡, dự án sử dụng gạch cuội PCM-cho tường và sàn bên ngoài mà không có hệ thống điều hòa không khí truyền thống-chỉ dựa vào hệ thống thông gió tự nhiên và khả năng kiểm soát nhiệt của gạch.
Giám sát mùa hè cho thấy: khi nhiệt độ ngoài trời lên tới 35 độ, nhiệt độ trong nhà duy trì ổn định ở mức 26-28 độ, thấp hơn 6-8 độ so với các tòa nhà truyền thống trong cùng khu vực (trong nhà 32-34 độ), trực tiếp giảm 78% năng lượng tiêu thụ của điều hòa không khí. Vào mùa đông, bằng cách hấp thụ năng lượng mặt trời và nhiệt của thiết bị trong nhà, nó duy trì nhiệt độ trong nhà ở mức 18-20 độ, cắt giảm 65% chi phí sưởi ấm (phí sưởi ấm hàng tháng giảm từ 28 Yên/㎡ xuống 9,8 Yên/㎡). Đáng chú ý, dao động nhiệt độ trong nhà chỉ ±2 độ, thấp hơn nhiều so với ngưỡng nhận thức của con người, giúp cải thiện đáng kể sự thoải mái.
Rào cản bằng sáng chế: Đóng gói vi nang để chống rò rỉ-
Thách thức lớn nhất trong các ứng dụng PCM truyền thống là sự rò rỉ, mà các viên gạch cuội nhúng PCM{0}} giải quyết được thông qua công nghệ đóng gói vi nang được phát triển độc lập (Bằng sáng chế số CN202310156789.3). Trước khi truyền PCM, một màng nang silicon có kích thước nano 5-10μm được hình thành trên thành bên trong của các lỗ sỏi, màng này không cản trở quá trình truyền nhiệt cũng như không khóa PCM an toàn bên trong.
Các thử nghiệm lão hóa cấp tốc cho thấy sau 1.000 chu kỳ nhiệt (-10 độ đến 50 độ), tốc độ rò rỉ của vật liệu là<0.1%, far below the 1% limit in EU standard EN 15820. This breakthrough allows the bricks to be used in humid environments (e.g., basements, bathrooms), expanding PCM application boundaries. Currently, this patent forms a technical barrier, holding 72% of the domestic phase change energy storage building materials market share.