張葉龍，苗 琪，宋鵬飛，談玲華，金 翼，丁玉龍

（1江蘇金合能源科技有限公司，江蘇 句容 212499；2南京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，3南京理工大學(xué)國家特種超細粉體工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210094；4英國伯明翰大學(xué)，英國 伯明翰 B15 2TT）

世界正在經(jīng)歷大規(guī)模的低碳/零碳化能源轉(zhuǎn)型以應(yīng)對日益惡化的全球氣候[1]。我國也在積極推進能源的低碳化轉(zhuǎn)型，習(xí)近平總書記提出了2030 年實現(xiàn)碳達峰和2060 年實現(xiàn)碳中和的奮斗目標。而實現(xiàn)碳中和目標的關(guān)鍵步驟之一是提高能源消費結(jié)構(gòu)中的可再生能源利用比例[2]。但可再生能源在利用過程中一般存在能源供需在時間和空間不匹配的問題，這是其大規(guī)模發(fā)展的主要阻礙[3-4]。近年來發(fā)展的儲熱技術(shù)將間歇的可再生能源轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M行存儲，并在需要時可控持續(xù)釋放，有效推動了可再生能源的大規(guī)模利用，為實現(xiàn)脫碳目標做出了積極貢獻[5]。根據(jù)儲熱原理的差異，儲熱技術(shù)可分為顯熱儲熱[6]、潛熱(相變)儲熱[7]和熱化學(xué)儲熱[8]。其中熱化學(xué)儲熱技術(shù)具有儲熱密度高和熱損失小等特點，在太陽能跨季節(jié)儲熱供暖中具有較廣闊的應(yīng)用前景[9]。在眾多熱化學(xué)儲熱材料中，水合鹽熱化學(xué)吸附儲熱材料因較高的儲熱能力、溫和的反應(yīng)條件、節(jié)能環(huán)保和低廉的成本等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注[10]。在水合鹽中，水合硫酸鎂不僅具有高達2.8 GJ/m3的高理論儲熱密度[11-12]，而且使用成本更低，同時其脫水溫度與太陽能集熱器的集熱溫度范圍非常匹配，因此被認為是實現(xiàn)太陽能跨季節(jié)儲熱的最優(yōu)候選材料[13]。然而，硫酸鎂顆粒在水合過程中易于聚集，致使其吸附動力學(xué)性能快速下降[14-15]，這歸因于硫酸鎂水合形成的MgSO4·7H2O的晶體結(jié)構(gòu)造成了較大的分子間擴散傳質(zhì)阻力[16]。

以多孔材料作為載體負載水合鹽是解決上述問題的有效策略。針對水合硫酸鎂而言，最常用的多孔載體為分子篩。Mahon等[17]利用13X分子篩內(nèi)規(guī)則的硅鋁酸鹽籠狀結(jié)構(gòu)對水合硫酸鎂進行封裝而得到MgSO4/13X復(fù)合材料。研究表明13X分子篩對硫酸鎂的吸附聚集過程具有抑制作用。其中復(fù)合材料的硫酸鎂負載量為12.9%，反應(yīng)熱為433 kJ/kg。Xu等[18]采用浸漬法制備了MgSO4/13X 分子篩，其硫酸鎂負載量為15%，儲熱密度可達123.4 kWh/m3。同時，13X能夠降低吸附反應(yīng)過程中因硫酸鎂結(jié)塊造成的動力學(xué)阻礙。Whiting 等[19]以不同分子篩作為水合硫酸鎂的載體，發(fā)現(xiàn)當硫酸鎂含量達到15%時，MgSO4/H-Y和MgSO4/Na-Y具有較高的儲熱密度，這歸因于Y型分子篩內(nèi)較大的比表面積和孔體積提升了硫酸鎂的吸附動力學(xué)性能。綜上所述，分子篩類載體在一定程度上緩解了硫酸鎂在吸附過程中的傳質(zhì)問題，然而其硫酸鎂負載量低(小于30%)且價格昂貴，因而限制了工業(yè)化應(yīng)用。礦物材料具有鹽負載量高、成本低廉和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢，在相變儲熱領(lǐng)域已成為研究熱點[20-22]。然而礦物材料作為水合鹽熱化學(xué)吸附儲熱材料載體的研究較少。因此，將礦物材料與水合硫酸鎂復(fù)合以制備復(fù)合熱化學(xué)吸附儲熱材料具有良好的研究意義和應(yīng)用前景。

本工作以凹凸棒土、硅藻土和膨脹蛭石三種礦物材料為載體，通過等體積浸漬工藝制備了一系列礦物基硫酸鎂復(fù)合材料，探究了載體微觀結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料儲熱性能和吸附/脫附動力學(xué)性能的作用機制；同時，考察相對濕度和環(huán)境溫度對復(fù)合材料儲熱能力的影響，以得到最優(yōu)吸附反應(yīng)條件，為水合硫酸鎂熱化學(xué)吸附儲熱材料的工業(yè)化應(yīng)用建立基礎(chǔ)。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

凹凸棒土(平均粒徑120目，江蘇盱眙博圖凹土股份有限公司)；硅藻土(平均粒徑120目，浙江嵊州興龍硅藻土有限公司)；膨脹蛭石(平均粒徑120目，河北石家莊靈壽縣華源云母有限公司)；七水硫酸鎂(純度99.5%，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；去離子水(上海麥克林生化科技有限公司)。

1.2 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的制備

礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的制備工藝見圖1。具體步驟為：首先分別將三種礦物載體凹凸棒土(標記為A)、硅藻土(標記為D)和膨脹蛭石(標記為EV)在200 ℃烘箱中干燥12 h以除去所有痕量水分；然后使用去離子水制備質(zhì)量分數(shù)為20%的硫酸鎂溶液；隨后采用等體積浸漬法，即向三種礦物載體內(nèi)緩慢添加硫酸鎂溶液并不斷攪拌，添加過程中保證載體表觀上干燥，直至載體完全吸附飽和以得到濕浸漬物；再將濕浸漬物密封靜置24 h 后，置于200 ℃烘箱中12 h以確保樣品完全脫水；最后將所有樣品研磨至粉狀后得到MgSO4/凹凸棒土、MgSO4/硅藻土和MgSO4/膨脹蛭石，分別標記為AM、DM和EVM。

圖1 礦物基水合硫酸鎂復(fù)合材料的制備工藝(a) 礦物載體的烘干過程；(b) 礦物載體的浸漬過程；(c) 浸漬物的干燥過程；(d) 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的研磨過程；(e) 最終粉狀產(chǎn)物Fig. 1 Preparation process of mineral-based magnesium sulfate composites(a) The drying process of mineral carriers; (b) Impregnation of mineral carriers; (c) The drying process of the impregnation; (d) The grinding process of mineral-based magnesium sulfate composites; (e) Final powdery product

基于本工藝得到的礦物基硫酸鎂復(fù)合材料，其硫酸鎂負載量可通過公式(1)進行確定。經(jīng)過計算，AM、DM和EVM中的硫酸鎂負載量分別為34.8%、51.6%和40.9%。

式中，ω為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料中硫酸鎂的質(zhì)量分數(shù)，%；ms為干燥后的礦物載體的質(zhì)量，g；me為經(jīng)過浸漬和完全脫水后的干燥礦物基硫酸鎂的質(zhì)量，g。

1.3 材料表征

材料化學(xué)成分通過美國Thermo Fisher 公司的ARLAdvant'X Intellipower 3600 型X 射 線 熒 光 儀(XRF)進行測定，測試結(jié)果以氧化物形式標出含量。材料晶體結(jié)構(gòu)通過德國Bruker 公司的D8 型X 射線衍射儀(XRD)進行測定。材料微觀形貌采用美國FEI公司的Quanta 250FEG掃描電子顯微鏡(SEM)進行成像。材料比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)通過美國Micromeritic 公司的TriStarII 3020 比表面積及孔隙度分析儀進行測定。材料脫附動力學(xué)性能采用美國Mettle-Toledo 公司的TGA/DSC1/1600 同步熱分析儀通過熱失重(TG)測試進行評價。

材料的水合反應(yīng)過程通過自制的動態(tài)水蒸氣吸附系統(tǒng)(DVS)進行測試分析，見圖2。系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境溫度在18～60 ℃之間可調(diào)(偏差± 0.3 ℃)，相對濕度在30%～95%之間可調(diào)(偏差± 5%)。通過空調(diào)和濕度控制器可維持測試室內(nèi)的吸附反應(yīng)條件。測試期間持續(xù)記錄電子天平的質(zhì)量變化，從而得到材料的吸附動力學(xué)曲線和飽和吸附量。

圖2 動態(tài)水蒸氣吸附系統(tǒng)示意圖Fig. 2 Schematic diagram of dynamic vapor sorption system

材料的反應(yīng)溫度和脫附反應(yīng)熱通過法國Setaram公司的DSC131 evo 差示掃描量熱儀(DSC)進行測定。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 礦物載體的成分和結(jié)構(gòu)分析

礦物載體的主要化學(xué)成分測試結(jié)果見表1。由表1可知，凹凸棒土、硅藻土和膨脹蛭石的主要成分均為SiO2和Al2O3，此外還包含少量Na、Fe、Mg、K 和Ca 等元素的氧化物或無機鹽等雜質(zhì)。然而，這三種礦物載體各組分的含量差別較大。硅藻土、凹凸棒土和膨脹蛭石的SiO2含量依次增大，而Al2O3含量依次降低。此外，硅藻土含有的主要雜質(zhì)元素(質(zhì)量分數(shù)>2%)為Na；凹凸棒土含有的主要雜質(zhì)元素(質(zhì)量分數(shù)>2%)為Fe 和Na；而膨脹蛭石含有的主要雜質(zhì)元素(質(zhì)量分數(shù)>2%)為Mg、Fe和K。

圖3為礦物載體的粉末數(shù)碼照片?？芍纪拱敉痢⒐柙逋梁团蛎涷问哂胁煌念伾纪拱敉翞榘迭S色，硅藻土為灰白色，而膨脹蛭石則為黃褐色。結(jié)合表1可知，礦物載體的主要顯色物質(zhì)為Fe2O3。由于三種礦物載體中Fe2O3含量的不同導(dǎo)致了其呈現(xiàn)不同的顏色。硅藻土中Fe2O3含量較低，因此未有明顯顯色；而膨脹蛭石中Fe2O3含量超過6%，因此顯示出Fe2O3特有的黃褐色特征。

圖3 礦物載體的粉末照片F(xiàn)ig. 3 Photographs of powdery mineral carriers

表1 礦物載體的主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical composition of mineral carrier

通過SEM考察了三種礦物載體的微觀形貌，如圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，凹凸棒土為不規(guī)則的塊狀或棒狀結(jié)構(gòu)，硅藻土表現(xiàn)為典型的圓盤結(jié)構(gòu)，而膨脹蛭石則為緊密的層狀狹縫結(jié)構(gòu)。不同微觀結(jié)構(gòu)的礦物載體的硫酸鎂溶液浸漬效果亦不相同，結(jié)合1.2 節(jié)中計算得到的三種復(fù)合材料的鹽負載量數(shù)據(jù)，推測硅藻土的圓盤結(jié)構(gòu)可能更有利于硫酸鎂的負載。

圖4 礦物載體的SEM圖Fig. 4 SEM images of mineral carriers

2.2 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)分析

圖5 為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的XRD 表征圖。由圖可知，三種礦物載體通過浸漬過程負載硫酸鎂后，礦物基硫酸鎂復(fù)合材料中均出現(xiàn)了礦物載體和硫酸鎂(標記為M)的特征峰，且所有復(fù)合材料樣品均未出現(xiàn)新特征峰。這表明凹凸棒土、硅藻土和膨脹蛭石在本制備工藝條件下未與硫酸鎂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與硫酸鎂具有良好的化學(xué)相容性。

圖5 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的XRD表征圖Fig. 5 XRD characterization of mineral-based magnesium sulfate composite

圖6 為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的SEM 圖。由圖可知，三種礦物載體經(jīng)過硫酸鎂溶液浸漬后，其表面的凹凸結(jié)構(gòu)、孔道和狹縫結(jié)構(gòu)被硫酸鎂填充。同時，礦物載體的特征結(jié)構(gòu)并未因浸漬而遭到破壞。為了考察硫酸鎂的浸漬效果，根據(jù)三種礦物載體的化學(xué)成分測試結(jié)果，選擇了S元素和Si元素作為硫酸鎂和礦物載體的特征元素，進一步得到了基于SEM圖的平面元素分布(Mapping)圖。由圖可知，硫酸鎂均勻分布于三種礦物載體表面，表現(xiàn)出良好的分散性，由此表明本制備工藝適用于礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的制備過程。

圖6 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的SEM圖(a)， (b)， (c) 分別為AM樣品的2000倍SEM圖、10000倍SEM圖及其元素分布圖；(d)， (e)， (f) 分別為DM樣品的2000倍SEM圖、10000倍SEM圖及其元素分布圖；(g)， (h)， (i)分別為EVM樣品的2000倍SEM圖、10000倍SEM圖及其元素分布圖Fig. 6 SEM images of mineral-based magnesium sulfate composites (a)， (b)， (c) SEM images of AM samples at 2000 magnification and 10000 magnification and their element distribution, respectively; (d)， (e), (f) SEM images of DM samples at 2000 magnification and 10000 magnification and their element distribution, respectively; (g)，(h), (i) SEM images of EVM samples with 2000 magnification and 10000 magnification and their element distribution, respectively

圖7為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的N2物理吸附曲線。根據(jù)IUPAC定義，凹凸棒土為典型的Ⅳ型吸附等溫線，這與Shi 等[23]的研究結(jié)果一致；同時，在相對壓力(P/P0)在0.4～1.0內(nèi)，因載體孔內(nèi)的毛細凝聚作用出現(xiàn)H3型滯后環(huán)。由此表明，凹凸棒土內(nèi)含有不規(guī)則中孔結(jié)構(gòu)。硅藻土和膨脹蛭石則均為典型的Ⅱ型吸附等溫線，且相對壓力(P/P0)在0.4～1.0內(nèi)為H3 型滯后環(huán)，表明其具有無序大孔和中孔結(jié)構(gòu)，這符合Yu 等[24]和Feng 等[25]的表征結(jié)果。當通過本制備工藝負載硫酸鎂后，三種復(fù)合材料的N2物理吸附曲線均呈現(xiàn)Ⅱ型吸附等溫線，且其H3 型滯后環(huán)面積明顯減小，表明硫酸鎂通過浸漬進入了礦物載體的孔隙內(nèi)。

圖7 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的N2物理吸附曲線Fig. 7 N2 physical adsorption curves of mineralbased magnesium sulfate composites

根據(jù)N2物理吸附曲線，計算得到了礦物載體及礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，見表2。測試結(jié)果表明，三種礦物載體具有相近的比表面積，而孔體積和平均孔徑差異較大。凹凸棒土、膨脹蛭石和硅藻土的孔體積依次增大，同時凹凸棒土具有更小的平均孔徑。而三種礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的比表面積和孔體積與礦物載體相比均大幅下降，進一步證明硫酸鎂進入了礦物載體的孔隙內(nèi)。AM和EVM的平均孔徑與凹凸棒土和膨脹蛭石相比均有所增加，表明浸漬過程中硫酸鎂傾向于優(yōu)先進入凹凸棒土和膨脹蛭石內(nèi)較小的孔隙，這與Wang 等[26]的研究結(jié)果吻合；與之不同的是，DM的平均孔徑與礦物載體相比有所降低，表明浸漬過程中硫酸鎂傾向于優(yōu)先進入硅藻土內(nèi)較大的孔隙。此外，三種礦物基硫酸鎂復(fù)合材料具有相近的孔體積。考慮到凹凸棒土、膨脹蛭石和硅藻土的孔體積差異，可知硅藻土孔隙內(nèi)的硫酸鎂填充比例更高。這表明與其他礦物載體相比，硅藻土的孔結(jié)構(gòu)更易富集硫酸鎂。

2.3 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料脫附/吸附動力學(xué)性能評價

圖8 為吸附飽和的礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的TG曲線。由圖可知，所有復(fù)合材料均在30～60 ℃與80～100 ℃兩個溫度區(qū)間出現(xiàn)主要失重，這與已報道的水合硫酸鎂的脫附結(jié)果基本一致[13，27]，分別對應(yīng)MgSO4·7H2O脫去1個水分子變?yōu)镸gSO4·6H2O，以及MgSO4·6H2O脫去4個水分子變?yōu)镸gSO4·2H2O的過程。由此說明，復(fù)合材料的水蒸氣脫附過程主要與水合硫酸鎂的脫附有關(guān)。而TG 曲線在100 ℃后仍出現(xiàn)少量失重，這歸因于MgSO4·2H2O的緩慢脫附[13]。此外，三種礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的飽和脫附量和水蒸氣脫附速率具有不同趨勢。結(jié)合表2可知，AM、EVM 和DM 的飽和脫附量隨硫酸鎂負載量的增加而增加，表明復(fù)合材料的脫附量依賴于其所負載的水合硫酸鎂的脫附過程。然而，AM比EVM具有更快的水蒸氣脫附速率，且DM的水蒸氣脫附速率最高。這表明復(fù)合材料的水蒸氣脫附速率不依賴于其硫酸鎂負載量。由于三種復(fù)合材料的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)相近，因此其脫附速率的差異可能與載體微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。硅藻土的微觀結(jié)構(gòu)更有利于水蒸氣的脫附。

圖8 吸附飽和的礦物基硫酸鎂的TG曲線Fig. 8 TG curves of saturated adsorbed mineralbased magnesium sulfates

表2 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的比表面積和孔結(jié)構(gòu)計算結(jié)果Table 2 Calculation results of specific surface area and pore structure of mineral-based magnesium sulfate composites

圖9 為25 ℃、相對濕度(RH)85%條件下礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的DVS 曲線。由圖可知，所有復(fù)合材料經(jīng)過6 h后均吸附飽和。其中DM具有更快的水蒸氣吸附速率和更高的飽和吸附量，表明硅藻土的微觀結(jié)構(gòu)更有利于硫酸鎂對水蒸氣的吸附，同時DM因硫酸鎂負載量最高而具有最高的飽和吸附量。

圖9 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的動態(tài)水蒸氣吸附曲線(吸附反應(yīng)條件：25 ℃；RH 85%)Fig. 9 Dynamic vapor sorption curves of mineralbased magnesium sulfate composites (adsorption reaction conditions: 25 ℃; RH 85%)

圖10 為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的總吸附量/脫附量測試結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)不同礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的飽和吸附量均略高于脫附量。結(jié)合圖9，可知復(fù)合材料的飽和脫附量與飽和吸附量的差值來源于其6 h 后的吸附增加量。因此，推測已吸附飽和的復(fù)合材料因儀器內(nèi)濕度不均導(dǎo)致材料表面濕度達到液解相對濕度，從而引起了材料的弱液解，導(dǎo)致了復(fù)合材料的過量吸附。

圖10 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的總吸附量/脫附量Fig. 10 The total adsorption/desorption capacity of mineral-based magnesium sulfate composites

2.4 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的儲熱能力評價

圖11 為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的儲熱能力測試結(jié)果。由圖11(a)可知，所有復(fù)合材料均在30～70 ℃與70～100 ℃兩個溫度區(qū)間出現(xiàn)主要吸熱峰，與TG的主要失重溫度區(qū)間基本一致。這表明復(fù)合材料的脫水過程產(chǎn)生了脫附反應(yīng)熱。而高于100 ℃后出現(xiàn)的小吸熱峰歸因于MgSO4·2H2O的脫水[13]。此外，DM、AM 和EVM 所有吸熱峰的峰值溫度依次增大。結(jié)合TG分析可知，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能與材料水蒸氣脫附速率的降低導(dǎo)致的DSC 熱流信號延遲有關(guān)。圖11(b)為礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱。結(jié)果表明，復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱隨著硫酸鎂負載量的增加而提高。因此，DM 具有最高的脫附反應(yīng)熱，可達557.1 kJ/kg；而AM的脫附反應(yīng)熱最低，為401.1 kJ/kg。

圖11 礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的儲熱能力Fig. 11 The heat storage capacity of mineral-based magnesium sulfate composites

為了得到礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的最佳反應(yīng)條件，首先將復(fù)合材料置于不同的環(huán)境溫度和相對濕度下直至材料吸附飽和；然后通過DSC測定不同吸附反應(yīng)條件下復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱；最后通過比較反應(yīng)熱確定最佳的吸附反應(yīng)條件。圖12 為不同吸附反應(yīng)條件下，礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱測試結(jié)果。由圖可知，隨著相對濕度的提升，脫附反應(yīng)熱逐漸提高；但相對濕度超過硫酸鎂的液解相對濕度(90%)后，所有復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱增幅降低。這是由于復(fù)合材料中的硫酸鎂發(fā)生液解，導(dǎo)致其水蒸氣傳質(zhì)能力下降，減緩了其脫附反應(yīng)熱的提升。此外，提高環(huán)境溫度將降低復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱。環(huán)境溫度從25 ℃提升至45 ℃時材料反應(yīng)熱平均下降10%～25%。結(jié)合圖8，推測可能的原因為：環(huán)境溫度接近50 ℃時，水合硫酸鎂將會脫附1 個H2O 分子，從而導(dǎo)致復(fù)合材料脫附反應(yīng)熱的下降?；谝陨蠈嶒灲Y(jié)果，環(huán)境溫度25 ℃、相對濕度85%為較適宜的熱化學(xué)吸附反應(yīng)條件。將本實驗最優(yōu)反應(yīng)條件下的MgSO4/硅藻土與現(xiàn)有的適用于太陽能集熱供暖的水合鹽復(fù)合熱化學(xué)儲熱材料進行性能比較，見圖13。以反應(yīng)熱為考察指標對比發(fā)現(xiàn)，本研究獲得的MgSO4/硅藻土配方達到國際先進水平。

圖12 不同吸附反應(yīng)條件下礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱Fig. 12 The desorption reaction heat of mineralbased magnesium sulfate composites under different adsorption reaction conditions

圖13 適用于太陽能集熱供暖的水合鹽復(fù)合熱化學(xué)材料的反應(yīng)熱比較Fig. 13 Comparison of hydrated salt composite thermochemical materials in reaction heat for solar collector heating

3 結(jié) 論

以凹凸棒土、硅藻土和膨脹蛭石三種礦物材料為載體，采用等體積浸漬法制備了礦物基硫酸鎂復(fù)合材料，通過研究微觀結(jié)構(gòu)對其脫附/吸附動力學(xué)性能和儲熱性能的影響，得到以下結(jié)論。

（1）礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱隨硫酸鎂負載量的增加而提升，而載體孔體積的增大有利于提升其硫酸鎂負載量。與其他復(fù)合材料相比，MgSO4/硅藻土具有更高的硫酸鎂負載量和更好的儲熱能力，其硫酸鎂負載量為51.6%，脫附反應(yīng)熱可達557.1 kJ/kg。

（2）礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的動力學(xué)性能與礦物載體的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。硅藻土的微觀結(jié)構(gòu)有利于提升硫酸鎂的脫附/吸附反應(yīng)速率。此外，MgSO4/硅藻土具有更高的飽和脫附量和飽和吸附量，分別為0.313 g/g和0.336 g/g。

（3）礦物基硫酸鎂復(fù)合材料的脫附反應(yīng)熱與吸附過程中的相對濕度呈正相關(guān)，而與吸附過程中的環(huán)境溫度呈負相關(guān)。其中環(huán)境溫度25 ℃、相對濕度85%為較適宜的吸附反應(yīng)條件。