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现代社会面临着严重的能源短缺问题,同时化石能源的过度开采与使用又造成了严重的环境污染,因此发展新能源势在必行。太阳能因其可再生、无污染和取之不尽用之不竭的优点而得到广泛关注并成为新能源研究中的重点。蓄热材料中的熔融盐能够有效地将太阳能储存,且具有储能密度大、工作温度稳定等优点,但也需解决熔融盐易泄露、易腐蚀容器等缺点。因此,本文分别以二元氯化盐(KCl∶LiCl=1∶1,摩尔比)和三元碳酸盐(K2CO3∶Li2CO3∶Na2CO3=1∶2∶1,摩尔比)为相变材料,着重研究了(1)二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料的制备;(2)二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料的热物性与热冲击稳定性;(3)三元碳酸盐/氧化镁/鳞片石墨复合相变材料的热循环稳定性。
采用熔融浸渗法制备了二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料并用冷压法将其定型为直径12.5mm,厚5mm的圆片,对复合相变材料进行了XRD与SEM表征以分析其化学组分和微观结构,结果表明:在烧结过程中膨胀石墨和二元氯盐不发生化学反应;膨胀石墨呈片层状结构且具有大量孔隙,在毛细管力和表面张力的作用下,二元氯盐被限制在膨胀石墨的片层状结构中。对所制复合相变材料的密度进行测量可知,随着膨胀石墨质量分数的增加复合材料的密度不断减小。
采用同步热分析仪和激光导热仪对所制二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料的潜热、熔点、比热和导热系数等热物性进行了测定,并考察了样品在600℃的热冲击稳定性以优选出最佳配比的样品,进而研究了添加碳化硅颗粒对优选样品性能的影响。结果表明:膨胀石墨的加入会降低复合相变材料的熔点但降低幅度不大在3℃以内;复合相变材料的潜热值随着膨胀石墨含量的增加而下降,而导热系数随膨胀石墨含量的增加呈线性增长,最高可达12.05W/m·K。在100次热冲击测试后复合相变材料的化学成分没有发生改变,当膨胀石墨含量大于或等于20wt%时,潜热值变化较小。经过综合分析得到复合相变材料的最佳配比为80wt%KCl-LiCl和20wt%EG,添加碳化硅颗粒能够提升优选样品的导热性能,且添加10wt%的碳化硅颗粒可以使其抗压强度达到9MPa。
采用混合烧结法制备了三元碳酸盐/氧化镁/鳞片石墨复合相变材料,对所制样品进行了在30-600℃范围内的50次热循环实验,结果表明:对于热循环前后的复合相变材料,质量损失较小,密度基本不变,熔点的变化在1℃内,潜热下降程度很小在4J以内,说明该复合相变材料具有良好的热循环稳定性。
采用熔融浸渗法制备了二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料并用冷压法将其定型为直径12.5mm,厚5mm的圆片,对复合相变材料进行了XRD与SEM表征以分析其化学组分和微观结构,结果表明:在烧结过程中膨胀石墨和二元氯盐不发生化学反应;膨胀石墨呈片层状结构且具有大量孔隙,在毛细管力和表面张力的作用下,二元氯盐被限制在膨胀石墨的片层状结构中。对所制复合相变材料的密度进行测量可知,随着膨胀石墨质量分数的增加复合材料的密度不断减小。
采用同步热分析仪和激光导热仪对所制二元氯化盐/膨胀石墨复合相变材料的潜热、熔点、比热和导热系数等热物性进行了测定,并考察了样品在600℃的热冲击稳定性以优选出最佳配比的样品,进而研究了添加碳化硅颗粒对优选样品性能的影响。结果表明:膨胀石墨的加入会降低复合相变材料的熔点但降低幅度不大在3℃以内;复合相变材料的潜热值随着膨胀石墨含量的增加而下降,而导热系数随膨胀石墨含量的增加呈线性增长,最高可达12.05W/m·K。在100次热冲击测试后复合相变材料的化学成分没有发生改变,当膨胀石墨含量大于或等于20wt%时,潜热值变化较小。经过综合分析得到复合相变材料的最佳配比为80wt%KCl-LiCl和20wt%EG,添加碳化硅颗粒能够提升优选样品的导热性能,且添加10wt%的碳化硅颗粒可以使其抗压强度达到9MPa。
采用混合烧结法制备了三元碳酸盐/氧化镁/鳞片石墨复合相变材料,对所制样品进行了在30-600℃范围内的50次热循环实验,结果表明:对于热循环前后的复合相变材料,质量损失较小,密度基本不变,熔点的变化在1℃内,潜热下降程度很小在4J以内,说明该复合相变材料具有良好的热循环稳定性。