论文部分内容阅读
能源短缺和环境污染是全球性问题,储能技术对于提高能源利用效率和保护环境具有关键性作用。其中储能方式中的相变储热,可以解决能源供需之间的矛盾、克服可再生能源的间歇性和波动性,对废热进行回收和再利用。无机水合盐作为一种相变储能材料,因其合适的相变温度、较高的储能密度以及成本低廉等一系列优势而成为研究热点。但水合盐本身在熔化-凝固过程中存在着的严重过冷、相分离现象,影响其稳定性和储/放热性能;同时,此类相变材料的相变温度恒定、对应的应用场合也相对比较固定,以及其较强的腐蚀性对封装材料造成破坏,这些问题均让水合盐在工业应用上受到一定程度上的限制。本实验中选取相变储热材料无机水合盐Ba(OH)2·8H2O作为研究对象,设计熔化-凝固实验记录温度-时间数据,绘制步冷曲线,研究不同种类、含量的成核剂、增稠剂综合作用下对于Ba(OH)2·8H2O过冷度的影响;采用熔融混合法制备八水合氢氧化钡基低共熔物、熔融浸渍法制备低共熔物/膨胀石墨复合相变材料,通过DSC、XRD、SEM以及热常数分析仪等手段对材料进行表征;针对上述所制备的材料具有强碱性的特征,选取常见的金属封装材料进行均匀腐蚀全浸式试验,判定相变材料与封装金属材料是否具有相容性,研究结论如下:(1)在降低Ba(OH)2·8H2O过冷度的综合复配实验中,分别以Ca F2、Na2HPO4和三聚磷酸钠作为成核剂的最佳组合体系为1C1G(1%Ca F2+1%明胶)、1A1G(1%Na2HPO4+1%明胶)和2S1H(2%三聚磷酸钠+1%羟乙基纤维素),结晶温度分别为76.2℃、76.5℃和75.9℃,过冷度分别为0.3℃、0.7℃和0℃。(2)选取KCl和KNO3两种钾盐作为添加物,与Ba(OH)2·8H2O(BHO)混合分别形成两种具有固定熔点的低共熔物。低共熔物BHO-KCl中氯化钾含量为10wt%,相变温度66.25℃,相变潜热206.4J/g;低共熔物BHO-KNO3中硝酸钾含量为12wt%,相变温度67.71℃,相变潜热231.5 J/g。膨胀石墨的添加在提高复合材料热导率的情况下,提供了形核位点、改变了成核方式,有效降低相变材料的过冷度ΔT,ΔT由12.4℃降为4.8℃,提高了相变材料性能。(3)针对Ba(OH)2·8H2O具有强碱性的特征,选取三种常见的金属封装材料即304不锈钢、黄铜和紫铜,进行均匀腐蚀全浸式试验,结果表明三者的腐蚀速率按照大小排列依次为:304不锈钢<紫铜<黄铜,所以在Ba(OH)2·8H2O封装材料的选择上不宜考虑黄铜。