多孔介质改性水合盐相变材料及热物性能研究
能源与环境问题是限制世界各国经济发展的主要问题，早已成为当今世界的主题之一。化石能源日益枯竭，环境污染日益加重，这些问题促使着各国加大了对可再生资源、清洁能源和能源利用技术等方面的研究和探索。二十世纪七十年代兴起的相变材料和相变储能技术，在太阳能热利用、电力的削峰平谷、工业余热回收、民用建筑和空调制冷等领域的应用产生了显著的节能环保效果。因此，新型相变储能材料的开发和现有相变材料的改良研究，对提高其技术性，经济性和可靠性具有重要的学术价值和深远的科学意义。 本文选用气相二氧化硅(FS)、碳纳米管(CNTs)、膨胀石墨(EG)和泡沫型多孔介质（泡沫铜、泡沫镍和碳海绵）作为多孔介质，选择十二水磷酸氢二钠(DSP)作为相变储能材料，在超声分散、磁力搅拌作用下混合，制备出多孔介质复合相变储能材料。采用高倍像素的照相机观察复合水合盐的宏观表观形貌，采用多路温度测试仪记录复合水合盐熔化-凝固时的温度变化，采用差示扫描量热仪记录复合水合盐的DSC曲线。 结果表明:随着气相二氧化硅添加量的增加，气相二氧化硅-十二水磷酸氢二钠相变材料(FS-DSP PCMs)增稠效果明显，在空气中的风化失水作用得到了抑制;其过冷度小于Na2HPO4·12H2O的过冷度，且随着气相二氧化硅的含量增加而增大，其中0.5％FS-DSP PCMs的过冷度最小，为7.6℃，相对于DSP的过冷度14.4℃有明显减小;随着搅拌时间的增加，Na2HPO4·12H2O和FS-DSP相变材料的过冷度减小，效果不明显;在导热系数越大、温度越低的介质中冷却，Na2HPO4·12H2O和FS-DSP相变材料的凝固时间越短，过冷度越小。碳纳米管复合十二水磷酸氢二钠相变材料(CNTs/DSP PCMs)的过冷度小于DSP的过冷度，并且随着CNTs的含量增加而增大，其中0.5％CNTs/DSP PCMs的过冷度为9.3℃;CNTs在复合盐中分散状况随着乳化剂OP-10的含量而变化，其中0.5％OP-10/CNTs/DSP PCMs分散均匀;随着乳化剂OP-10的增加，CNTs/DSP PCMs的过冷度相对减小，其中0.5％OP-10/0.5％CNTs/DSP的过冷度最小，为4.9℃。膨胀石墨复合水合盐相变材料(EG/DSP PCMs)由于密度不均匀，分为两层;在20℃水浴中冷却时，上下两层的过冷度都随着膨胀石墨(EG)的含量增加而减小，而且上下两层的过冷度差别不大，其中4％ EG/DSP的上下两层的过冷度最小，分别为10℃和9.9℃;膨胀石墨在水合盐熔化-凝固过程中，能起到强化导热的作用，缩短了凝固时间和熔化时间;在0℃水浴中冷却时，EG/DSP PCMs的过冷度随着膨胀石墨的添加量增加而增大，但都小于DSP的过冷度;增稠剂CMC使膨胀石墨在水合盐中的分散更为均匀，基本上不再分层，其中0.5％CMC/4％EG/DSP上下两层的降温曲线基本一致，而且0.5％CMC/EG/DSP的过冷度有明显的减小。泡沫铜能加速Na2HPO4·12H2O的熔化。多孔材料降低了十二水磷酸氢二钠的过冷度，其中泡沫铜、泡沫镍和碳海绵分别能够使体系的过冷度减小了3.5℃、4.0℃和3.2℃。针对本文所采用的多种多孔介质制备出的复合水合盐，它们均具有较好的热物理性能，可作为相变储能材料使用。这些研究结果对水合盐的改性研究具有一定的意义。
相变材料;多孔介质;热物性能;水合盐
广东工业大学
硕士
热能工程
黄金
2014
中文
TB34;TB383
81
2014-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）