相變蓄熱材料及其相變特性的研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求日益增加，而能源利用效率卻不高。潛熱儲能是利用材料在相變時(shí)吸熱或放熱來儲能或釋能的。潛熱儲能技術(shù)是將能量以熱能的形式儲存起來供需要時(shí)使用，能有效解決熱能供給與需求失衡的矛盾。高性能相變材料的研究與開發(fā)是潛熱儲能技術(shù)研究的基礎(chǔ)，但人們對高潛熱相變材料的穩(wěn)定性和可靠性問題的研究一直沒能取得突破性進(jìn)展，尤其是水合鹽類相變材料的過冷和相分層現(xiàn)象長期以來一直是潛熱儲能技術(shù)需要解決的最主要難題。 本文首先對相

2、變材料的研發(fā)狀況進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，對有機(jī)相變材料、無機(jī)相變材料和已經(jīng)商業(yè)化的相變材料進(jìn)行了分類匯總。利用晶體化學(xué)鍵理論闡述確定影響物質(zhì)熔點(diǎn)和潛熱值的關(guān)鍵因素。熔點(diǎn)和潛熱值是物質(zhì)的固有特性，其大小是由形成物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定的。因此，如果想提高物質(zhì)的潛熱值，而不改變其微觀結(jié)構(gòu)是不可行的。同樣，改變物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不可能獨(dú)立改變物質(zhì)的相變溫度或相交潛熱。從晶體形成熱力學(xué)和晶體生長動力學(xué)方面闡述了晶體生長機(jī)理，描述了晶體結(jié)晶的全過程，并通過研究水

3、合物的晶體結(jié)構(gòu)，探索了影響水合鹽類相變材料成核性能差問題的理論基礎(chǔ)。本課題通過大量的試驗(yàn)工作，對多種水合鹽類相變材料進(jìn)行了穩(wěn)定性和可靠性研究。找到一種穩(wěn)定性很好的相變材料——八水氫氧化鋇。它是目前為止所發(fā)現(xiàn)的具有最高潛熱密度的中常溫相變材料，它不存在其他水合鹽類相變材料嚴(yán)重的過冷和相分層現(xiàn)象，在經(jīng)歷了500次熔化－凝固熱循環(huán)之后，仍能保持較好的穩(wěn)定性和可靠性。我們從晶體微觀結(jié)構(gòu)方面給出了八水氫氧化鋇這種特殊性的理論解釋。 三水醋

4、酸鈉的過冷度很大，從十幾度到三十幾度，嚴(yán)重限制了它的廣泛使用。我們采用添加改性劑的方法來消除或降低其過冷度。因此以三水醋酸鈉為基礎(chǔ)材料，明膠為增稠劑，按不同質(zhì)量百分比添加多種成核劑配成混合物，并測試了這些混合物的穩(wěn)定性和可靠性。發(fā)現(xiàn)以NaCO3·10H2O，Na4P2O7·10H2O和Na3PO4·12H2O充當(dāng)成核劑，能有效抑制三水醋酸鈉的過冷，并且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，混合物能保持較好的熱穩(wěn)定性。我們又對三水醋酸鈉和其成核劑進(jìn)行了晶體