儲能鋁硅合金熱穩(wěn)定性及其與容器的相容性研究.pdf

1、在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，鋁硅合金是一種較為理想的中高溫相變儲能材料。本文選擇含硅量12.07％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的鋁硅合金作為相變儲能材料，應(yīng)用于太陽能熱發(fā)電儲能系統(tǒng)中，運(yùn)用OM、DSC、SEM、EDAX等一系列分析方法對鋁硅合金熱循環(huán)穩(wěn)定性能、高溫氧化性能和容器材料的腐蝕特性進(jìn)行了比較系統(tǒng)而全面的研究。 本文利用自制的熱循環(huán)裝置，對鋁硅合金的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，共晶系鋁硅合金在600℃左右是一種理想的金屬相變儲能材料。經(jīng)過

2、長達(dá)1600次熔化－凝固循環(huán)后，鋁硅合金的熔化起始溫度隨熱循環(huán)次數(shù)的增加而略有上升，相變起始溫度從579℃升高到584℃；熔化潛熱略有下降，潛熱值從537J/g下降到500.6J/g，熱性能基本保持穩(wěn)定。鋁硅合金在反復(fù)熔化-凝固熱循環(huán)過程中的組織結(jié)構(gòu)都只發(fā)生了輕微的變化，對儲熱性能的影響是非常有限的。在長期的熱循環(huán)過程中有著優(yōu)良和穩(wěn)定的儲熱性能，可應(yīng)用于高溫太陽能熱發(fā)電蓄熱系統(tǒng)中。同時(shí)在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，要求儲能材料具有良好的高溫抗氧

3、化能力。本文對儲能鋁硅合金進(jìn)行了600℃×1400h高溫氧化性能試驗(yàn)，對其600℃空氣條件下的氧化行為進(jìn)行了研究。運(yùn)用掃描電鏡、能譜儀對試樣表面進(jìn)行觀察分析，討論鋁硅合金的高溫氧化性能，并對試樣不同時(shí)間高溫氧化腐蝕后測出的單位面積增重繪制出高溫氧化動力學(xué)曲線，并對曲線進(jìn)行動力學(xué)分析，由動力學(xué)曲線可以看出，鋁硅合金具有良好的抗高溫氧化性能。用SEM對試樣進(jìn)行表面形貌觀察，隨著氧化的進(jìn)行，表面生成連續(xù)、完整、致密的Al2O3膜，且與基體合金

4、的粘附性良好。隨氧化時(shí)間的延長，試樣表面會有裂紋，剝落現(xiàn)象也趨明顯，但剝落后仍有新的Al2O3膜生成，保護(hù)基體。高溫相變儲能系統(tǒng)中，鋁硅相交儲能材料的相變潛熱大，導(dǎo)熱系數(shù)高，所儲熱能品位高，儲熱熱系數(shù)大等特點(diǎn)，其作為儲能介質(zhì)具有其它材料難于比擬的優(yōu)勢。由于在相變過程中有液相的產(chǎn)生，具有一定的流動性，因此必須有容器盛裝，且容器材料相對金屬相變材料來說又必須是惰性的，容器材料必須密封，以防止泄露環(huán)境，造成對人員的傷害。本文選用了鋁硅合金作為