水基碳納米復合相變材料的非等溫結晶過程研究.pdf

1、能源是經(jīng)濟和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎，但是自工業(yè)革命以來，煤炭、石油等化石能源消耗迅速，影響了人類的可持續(xù)發(fā)展。目前解決能源問題的主要途徑是開發(fā)新能源和尋求提高能源利用效率的先進方法。相變儲能技術因能解決能量供求在時間與空間上不匹配的矛盾，能夠有效提高能源利用效率。相交蓄冷是相變儲能技術的一種應用方向，是指利用蓄冷工質(zhì)的凝固潛熱特性將其凝固相變過程中的冷能儲存起來，并能通過升高工質(zhì)溫度將儲存的冷能加以釋放和利用。常用蓄冷工質(zhì)存在導熱系數(shù)低和過

2、冷度大的問題，如水的導熱系數(shù)約為0.6W/mK，過冷度約為20℃。通過在蓄冷工質(zhì)中加入高導熱的納米顆粒形成懸浮液（即納米復合相變材料）的方法可以改善其導熱系數(shù)的不足。碳納米材料由于具有較高的導熱系數(shù)，如碳納米管的導熱系數(shù)約為3000W/mK，近年來常被用來作為相變材料的導熱系數(shù)添加劑。同時，在蓄冷工質(zhì)中加入的高導熱納米顆?？梢宰鳛榉蔷鶆虺珊藙┐龠M結晶過程的發(fā)生，降低過冷度。
　　本文針對水在凝固相變過程中的過冷度問題開展了相應的實

3、驗研究。主要開展的工作是配備了五個濃度的水基碳納米復合相變材料（氧化石墨烯水懸浮液和碳納米管水懸浮液），通過重力沉降法和透射電子顯微鏡法觀察其分散穩(wěn)定性，并采用差式掃描量熱儀(DSC)實驗研究了三個降溫速率下的非等溫結晶過程。論文分析和討論了碳納米材料的濃度以及DSC的降溫速率對水的過冷度的影響，得到了以下結論:
　　1）實驗結果表明隨著濃度的提高，懸浮液的過冷度呈逐步下降的趨勢。在最高濃度1％時，石墨烯水懸浮液的過冷度較之純水下