多孔介質(zhì)改性水合鹽相變材料及熱物性能研究.pdf

1、能源與環(huán)境問題是限制世界各國經(jīng)濟發(fā)展的主要問題，早已成為當今世界的主題之一。化石能源日益枯竭，環(huán)境污染日益加重，這些問題促使著各國加大了對可再生資源、清潔能源和能源利用技術(shù)等方面的研究和探索。二十世紀七十年代興起的相變材料和相變儲能技術(shù)，在太陽能熱利用、電力的削峰平谷、工業(yè)余熱回收、民用建筑和空調(diào)制冷等領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生了顯著的節(jié)能環(huán)保效果。因此，新型相變儲能材料的開發(fā)和現(xiàn)有相變材料的改良研究，對提高其技術(shù)性，經(jīng)濟性和可靠性具有重要的學術(shù)價

2、值和深遠的科學意義。
　　本文選用氣相二氧化硅(FS)、碳納米管(CNTs)、膨脹石墨(EG)和泡沫型多孔介質(zhì)（泡沫銅、泡沫鎳和碳海綿）作為多孔介質(zhì)，選擇十二水磷酸氫二鈉(DSP)作為相變儲能材料，在超聲分散、磁力攪拌作用下混合，制備出多孔介質(zhì)復合相變儲能材料。采用高倍像素的照相機觀察復合水合鹽的宏觀表觀形貌，采用多路溫度測試儀記錄復合水合鹽熔化-凝固時的溫度變化，采用差示掃描量熱儀記錄復合水合鹽的DSC曲線。
　　結(jié)果表明

3、:隨著氣相二氧化硅添加量的增加，氣相二氧化硅-十二水磷酸氫二鈉相變材料(FS-DSP PCMs)增稠效果明顯，在空氣中的風化失水作用得到了抑制;其過冷度小于Na2HPO4·12H2O的過冷度，且隨著氣相二氧化硅的含量增加而增大，其中0.5％FS-DSP PCMs的過冷度最小，為7.6℃，相對于DSP的過冷度14.4℃有明顯減小;隨著攪拌時間的增加，Na2HPO4·12H2O和FS-DSP相變材料的過冷度減小，效果不明顯;在導熱系數(shù)越大、

4、溫度越低的介質(zhì)中冷卻，Na2HPO4·12H2O和FS-DSP相變材料的凝固時間越短，過冷度越小。碳納米管復合十二水磷酸氫二鈉相變材料(CNTs/DSP PCMs)的過冷度小于DSP的過冷度，并且隨著CNTs的含量增加而增大，其中0.5％CNTs/DSP PCMs的過冷度為9.3℃;CNTs在復合鹽中分散狀況隨著乳化劑OP-10的含量而變化，其中0.5％OP-10/CNTs/DSP PCMs分散均勻;隨著乳化劑OP-10的增加，CNTs

5、/DSP PCMs的過冷度相對減小，其中0.5％OP-10/0.5％CNTs/DSP的過冷度最小，為4.9℃。膨脹石墨復合水合鹽相變材料(EG/DSP PCMs)由于密度不均勻，分為兩層;在20℃水浴中冷卻時，上下兩層的過冷度都隨著膨脹石墨(EG)的含量增加而減小，而且上下兩層的過冷度差別不大，其中4％ EG/DSP的上下兩層的過冷度最小，分別為10℃和9.9℃;膨脹石墨在水合鹽熔化-凝固過程中，能起到強化導熱的作用，縮短了凝固時間和熔

6、化時間;在0℃水浴中冷卻時，EG/DSP PCMs的過冷度隨著膨脹石墨的添加量增加而增大，但都小于DSP的過冷度;增稠劑CMC使膨脹石墨在水合鹽中的分散更為均勻，基本上不再分層，其中0.5％CMC/4％EG/DSP上下兩層的降溫曲線基本一致，而且0.5％CMC/EG/DSP的過冷度有明顯的減小。泡沫銅能加速Na2HPO4·12H2O的熔化。多孔材料降低了十二水磷酸氫二鈉的過冷度，其中泡沫銅、泡沫鎳和碳海綿分別能夠使體系的過冷度減小了3.