Influence of silica functionalization on water sorption and thermochemical heat storage of mesoporous SBA-15/CaCl 2 composites - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue ACS Applied Energy Materials Année : 2021

Influence of silica functionalization on water sorption and thermochemical heat storage of mesoporous SBA-15/CaCl 2 composites

Influence de la fonctionnalisation de la silice sur la sorption d'eau et le stockage thermochimique de composites mésoporeux SBA-15/CaCl 2

Résumé

SBA-CaCl 2 (SCa) composites with high CaCl 2 content were prepared using the non-functionalized and the methyl-and carboxyl-functionalized mesoporous SBA-15 supports and their thermochemical heat storage (TCHS) performance have been investigated using a TG/DSC system coupled with a humidity generator. This paper presents the influence of silica (SBA-15) functionalization on the structural-textural properties of SCa composites and consequently on their water sorption and heat storage performances. All SCa composites exhibited enhanced water uptake compared to the pure CaCl 2 due to the well dispersion of salt 2 particles in the SBA pores. Non-functionalized composite demonstrated highest water sorption rate and heat storage capacity compared to all functionalized composites. The Fickian rate constant (k) and conversion rate (dα/dt) determined for the hydration cycles revealed that the water sorption rate of the SCa composites is mainly controlled by the intrinsic reaction between the salt particles and water. Best performing non-functionalized composite exhibited stable heat storage capacity (317 ± 6 kJ.mol-1 CaCl2) and hydration rate (7 ± 0.15 × 10-5 s-1) for five successive hydration cycles at 30% relative humidity (RH).
Des composites SBA-CaCl 2 (SCa) à haute teneur en CaCl 2 ont été préparés en utilisant des supports mésoporeux SBA-15 non fonctionnalisés et fonctionnalisés par des groupes méthyle et carboxyle. Leurs performances de stockage thermique thermochimique (TCHS) ont été étudiées à l'aide d'un système TG/DSC couplé à un générateur d'humidité. Cet article présente l'influence de la fonctionnalisation de la silice (SBA-15) sur les propriétés structurelles et texturales des composites SCa et par conséquent sur leurs performances de sorption d'eau et de stockage de chaleur. Tous les composites SCa ont montré une meilleure absorption d'eau par rapport au CaCl 2 pur en raison de la bonne dispersion des particules de sel 2 dans les pores de la SBA. Les composites non fonctionnalisés ont montré le taux de sorption d'eau et la capacité de stockage de chaleur les plus élevés par rapport à tous les composites fonctionnalisés. La constante de vitesse de Fickian (k) et le taux de conversion (dα/dt) déterminés pour les cycles d'hydratation ont révélé que le taux de sorption d'eau des composites SCa est principalement contrôlé par la réaction intrinsèque entre les particules de sel et l'eau. Le composite non fonctionnalisé le plus performant a présenté une capacité de stockage de chaleur stable (317 ± 6 kJ.mol-1 CaCl2) et un taux d'hydratation (7 ± 0,15 × 10-5 s-1) pour cinq cycles d'hydratation successifs à 30 % d'humidité relative (HR).
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hal-03245878 , version 1 (02-06-2021)

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Citer

Lishil Silvester, Quentin Touloumet, Aiman Kamaruddin, Fernand Chassagneux, Georgeta Postole, et al.. Influence of silica functionalization on water sorption and thermochemical heat storage of mesoporous SBA-15/CaCl 2 composites. ACS Applied Energy Materials, 2021, ⟨10.1021/acsaem.1c00786⟩. ⟨hal-03245878⟩
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