论文部分内容阅读
相变储能材料是指随温度变化而发生物相状态转变并伴有潜热释放或吸收的功能材料。糖醇作为一种有机相变材料具有高热能存储密度、价格低廉、无毒、无腐蚀性等优点,为其在太阳能利用、工业余热回收等领域提供了广阔的空间。因此,本论文研究了D-甘露醇、赤藓醇以及其共晶混合物的热化学性质。热容是物质的重要物理性质,其在研究糖醇的热存储应用中起到重要作用。目前,科研工作者对在80 K以下糖醇热容的报道较少,因此本论文首次采用美国Quantum Design公司的综合物性测量系统(PPMS)热容模块在(1.9-300)K温度区域内对D-甘露醇、赤藓醇、肌醇、D-阿拉伯糖醇、L-阿拉伯糖醇和木糖醇的低温热容进行了测量,并使用X射线粉末衍射仪(XRD)测试了上述六种糖醇的结晶度。利用德拜-爱因斯坦理论模型对热容数据进行拟合,计算得到了(0-300)K温度区域的摩尔焓变、熵变等热力学函数。糖醇虽然具有较高的熔化焓,但是较高的熔化温度限制了其在热能存储中的应用。研究一种具有较低熔化温度的以糖醇为基础的相变材料迫在眉睫。通过查阅文献发现:D-甘露醇和赤藓醇具有更好的热稳定性和更快的结晶速度,因此,本部分工作选用D-甘露醇和赤藓醇通过简单物理混合的方法得到D-甘露醇/赤藓醇共晶混合物,并利用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和Hot Disk热常数分析仪测试其热性能。导热系数是影响热能存储系统的储/放热速率和整体效率的关键因素。D-甘露醇/赤藓醇共晶混合物作为相变材料具有导热系数低、过冷度大的缺陷。石墨既可以作为成核剂又可以作为导热剂,因此,本部分工作选用石墨作为添加剂制备石墨掺杂的D-甘露醇/赤藓醇低共熔混合物以提高D-甘露醇/赤藓醇共晶混合物的导热系数并降低其过冷度,通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)和Hot Disk热常数分析仪测试石墨掺杂的D-甘露醇/赤藓醇低共熔混合物的热性能。结果表明,加入适量的石墨不但可以显著地提高D-甘露醇/赤藓醇共晶混合物的导热系数,还可以降低其过冷度,并且不会对相变焓产生较大影响。