电热储能系统中包覆型复合相变储热体研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:YX19781987
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为了解决我国风电发展中存在的弃风问题,近年来储热技术得到进一步发展。利用弃风电进行蓄热供暖是我国消纳风电的主要途径,其原理是将间歇性的弃风电以热能的形式储存,在供热或供电高峰期将储存的热量释放,因此在消纳弃风电方面有广阔的研究和应用前景。储热材料是电蓄热锅炉的核心部件,因此研制出高蓄热性能的储热材料对我国风电的消纳和我国的能源结构转型具有非常重要的意义。本文选用NaCl作为相变材料,SiC和Al2O3作为基体材料,并添加磷酸二氢铝作为粘结剂,采用混合烧结的制备工艺,成功制备出了无机盐-陶瓷复合相变储热材料。文中详细地介绍了复合相变储热材料的制备工艺和制备流程,并通过实验研究最终确定了材料的工艺参数,利用SEM观察材料的微观结构;测定材料烧结前后的失重率等参数;采用XRD对复合相变储热材料进行了物相分析;利用DSC和Hot Disk检测了材料的相变潜热和导热系数,检测了材料的储热和导热性能;使用万能试验机测试了材料的抗压强度。实验结果表明:从材料烧结前后的失重率和失重曲线进行分析,在烧结初期要缓慢升温,确保样品中的杂质完全逸出,在烧结后期升温速率要快,减少相变材料在熔融态的停留时间,保证其能附着在陶瓷基体的微网结构中,相变材料含量为20%-35%,最高烧结温度为850℃最为合适;XRD分析结果显示复合相变材料在高温烧结过程中没有新物相产生,相变材料和陶瓷基体的化学相容性良好;SEM分析表明陶瓷基体经过烧结后形成了完整的骨架结构,相变材料被吸附在陶瓷材料的微观网络结构中,相变材料制备成功;DSC分析表明当相变材料的含量为30%时材料的储热性能最好,NaCl-SiC复合相变储热材料的相变潜热达到了 141.63J/g,表明材料具有较强的储热能力,最终相变材料的比例确定为30%;热物性分析检测结果表明当相变材料为比例30%时,NaCl-SiC复合相变储热材料导热系数达到了 3.0694 W·m-1·K-1,表明材料具有良好的导热性能;经过烧结后NaCl-SiC复合相变储热材料的抗压强度为16MPa,可以满足实际工作需要;进行封装后,材料在烧结过程中存在较为严重的开裂,此问题有待进一步研究。
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