包裹相變材料的蓄熱氧化鋁基復相蜂窩陶瓷的研究.pdf

1、隨著人類社會的不斷發(fā)展，對能源的需求日益增加，能源供應與需求的矛盾日益突出。太陽能具有資源豐富、取之不盡、用之不竭、不會污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡等優(yōu)點。太陽能熱發(fā)電是最可能引起能源革命、實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的最經(jīng)濟手段之一。但是太陽能具有間歇性和不穩(wěn)定性的特點，必須使用蓄熱材料來提高太陽能的利用率、降低使用成本。本文基于太陽能熱發(fā)電需要，制備了包裹相變材料(PCM)的蓄熱氧化鋁基復相蜂窩陶瓷材料。
　　 以桂廣滑石、鋰輝石

2、、石英砂、粘土、α-Al2O3為主要原料，以TiO2和ZrO2作為晶核劑，采用粉末燒結法制備堇青石微晶玻璃、鋰輝石微晶玻璃和堇青石-鋰輝石復合微晶玻璃。利用TG-DTA、XRD和SEM等測試手段對各系統(tǒng)微晶玻璃進行了性能和微觀結構測試。結果表明，堇青石微晶玻璃的最佳熱處理制度為核化溫度780℃，核化時間1h，晶化溫度1055℃，晶化時間2h，最佳樣品M-4的體積密度、氣孔率、吸水率分別為2.76g·cm-3、0.71％、0.26％，抗折

3、強度為86.58MPa，熱膨脹系數(shù)為3.56×10-6℃-1(0～1100℃)，抗熱震次數(shù)(0～1000℃)達到25次。鋰輝石微晶玻璃的最佳熱處理制度為核化溫度770℃，核化時間2h，晶化溫度1050℃，晶化時間2h。樣品L-4的體積密度、氣孔率、吸水率分別為2.15g·cm-3、10.91％、4.68％，抗折強度為63.52MPa，熱膨脹系數(shù)為1.95×10-6℃-1(0～1100℃)，抗熱震次數(shù)(0～1000℃)達到19次。堇青石-

4、鋰輝石復合微晶玻璃的最佳配方為LM-3，其吸水率為0.58％、氣孔率為1.61％，體積密度為2.26g·cm-3，熱膨脹系數(shù)為2.81×10-6℃-1，抗折強度達到75.36MPa，抗熱震次數(shù)(0～1000℃)達到20次，可作為太陽能熱發(fā)電用蓄熱材料的結合劑。
　　 以α-Al2O3、星子高嶺土為主要原料，以堇青石鋰輝石復合微晶玻璃為結合劑，制備了用于太陽能熱發(fā)電的包裹PCM的蓄熱氧化鋁基復相蜂窩陶瓷材料。試驗了PCM在蜂窩陶瓷

5、中填裝方式及填裝量對復相材料蓄熱能力的影響。結果表明，氧化鋁基復相蓄熱蜂窩陶瓷的最佳配比是70％α-Al2O3、5％堇青石微晶玻璃、5％鋰輝石微晶玻璃和20％星子高嶺土，桐油和CMC的添加量在2～5％。設計并制備了封裝PCM的瞬間高溫封裝劑，封裝劑的最佳配比是70％α-Al2O3、5％堇青石微晶玻璃、5％鋰輝石微晶玻璃、20％星子高嶺土和20％粘結劑。SEM研究結果表明，設計的封裝劑能實現(xiàn)對氧化鋁復相蜂窩陶瓷基體材料的良好封裝。封裝劑中