【摘 要】
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工业余热与太阳能资源因在时间上具有间歇性、空间上具有分散性、强度上具有不稳定性的特点,难以得到有效利用。化学蓄热技术是解决能量供求在时间和空间匹配上矛盾的有效手段之一。MgO/Mg（OH）2化学蓄热材料不仅蓄热密度高、而且清洁无污染、成本低廉,适用于300～400℃的热能储存,被认为是未来化学蓄热技术中最具潜能的蓄热材料之一。本文就MgO/Mg（OH）2化学蓄热材料存在传质性能差、因团聚导致寿命短
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工业余热与太阳能资源因在时间上具有间歇性、空间上具有分散性、强度上具有不稳定性的特点,难以得到有效利用。化学蓄热技术是解决能量供求在时间和空间匹配上矛盾的有效手段之一。MgO/Mg（OH）2化学蓄热材料不仅蓄热密度高、而且清洁无污染、成本低廉,适用于300～400℃的热能储存,被认为是未来化学蓄热技术中最具潜能的蓄热材料之一。本文就MgO/Mg（OH）2化学蓄热材料存在传质性能差、因团聚导致寿命短的问题展开研究。首先,通过焙烧法制备不同MgO负载量的纳米碳基氧化镁（NCP-MgO）复合材料,探究负载量对复合材料水合性能及蓄热密度的影响,确定较优负载量。形貌结构表征结果表明,所制备的复合材料具有高比面积、MgO的粒径小（约10-30nm）且分散均匀。NCP-MgO复合材料的蓄热密度随着MgO负载量（22.8wt%、40.8wt%、73.4wt%）的增大而增大,最高可达1053k J/kg,是纯MgO（730k J/kg）的1.4倍。此外,在所研究的实验条件下MgO负载量对复合材料水合性能的影响较低,在110℃、PH2 O=57.8k Pa下水合120min后,复合材料的水合转化率均超过90%,远高于纯MgO的62.1%。综合以上结果,确定较优的MgO负载量为73.4wt%。以负载量为73.4wt%的NCP-MgO复合材料为研究对象,探究NCP孔径（10nm-100nm）对复合材料水合及蓄热性能的影响,实现对复合材料的孔径调控。通过形貌结构表征及水合实验(水合温度110℃、PH2 O=57.8k Pa,水合120min)发现,不同NCP孔径所制备的复合材料蓄热密度均超过900k J/kg,平均孔径约为10nm的NCP所制备的复合材料NCP-10-MgO的MgO颗粒分布最均匀,粒径可维持在8-15nm之间,且具有最快的水合速率。通过60次水合-脱水循环实验及微观结构前后表征发现,纯MgO蓄热密度降低了63%,而NCP-10-MgO蓄热密度仅下降6%,进一步证明了NCP的添加可有效地抑制MgO颗粒的团聚,提高材料的循环性能。为进一步提高复合材料的蓄放热性能及拓宽蓄热温度范围,以最佳负载量及孔径的复合材料为基础,考察不同Li Cl掺杂量（2wt%、5wt%、10wt%、15wt%）对复合材料性能的影响。结果表明,不同掺杂量的Li Cl均能在复合材料中均匀分散,其中5wt%Li Cl掺杂量更有利于粒径更小分布更均匀的MgO粒子的生成。水合实验(水合温度110℃、PH2 O=57.8k Pa水合90min)表明,Li Cl的掺杂进一步促进了水合过程中水蒸气的吸附,复合材料的水合转化率可达到100%,而纯MgO仅为52.3%。经同步热分析实验及反应进行动力学分析可知,随着Li Cl掺杂量的增大,复合材料的脱水活化能先减小后增大,其中掺杂5wt%Li Cl的复合材料活化能最低（127.5k J/mol）,比纯Mg（OH）2低35.3k J/mol,脱水起始温度降低48℃,有效地拓宽了蓄热温度范围。最后,通过反应动力学机理模型的拟合分析确定了纯Mg（OH）2与复合材料脱水反应的最概然机理函数。
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