熔融盐/金属复合相变储热材料的研究进展

储热技术可以提高能源利用效率、解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,储热材料是其实际应用的关键。熔融盐具有传热、储热能力,是一种理想的相变储热材料,已广泛应用于储热技术中。熔融盐的导热系数一般为0.5～1.0 W/(m·K),作为相变储热材料,存在导热系数低的问题。而通过将其与金属材料复合可以大幅提高其导热系数,增强其储热性能,熔融盐/金属复合相变储热材料已成为熔融盐应用的重点研究方向之一。总结了镍、铝、铜、镁等金属元素以颗粒、泡沫、翅片等结构形式与熔融盐复合的复合相变储热材料的研究进展,还介绍了熔融盐/金属复合相变储热材料的制备方法及其在工业余热回收、太阳能热发电方面的应用,同时概述了高温熔融盐对金属的腐蚀行为。     

铝基合金相变储热材料的研究现状与发展趋势

铝基合金相变储热材料具有导热系数大、热稳定较好、相变体积变化小、储热密度较大等优点,在高温储热应用方面具有很大优势.总结了铝基合金相变储热材料在储热性能、储热基础理论、容器相容性、铁基容器腐蚀机理和防护措施等方面的研究现状和发展趋势,指出了其中存在的一些不足,展望了今后的研究和发展方向.     

金属相变储能与技术的研究与发展

相变储能是有效的储热方式.其中,金属相变储热因吸放热过程中,储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变后长期性能稳定,过程易控制,因而在高温储热方面具有广泛的用途.从金属相变储热材料、传热分析、金属相变材料与容器材料的相容性和应用4个方面,回顾了金属固液相变储热的发展.     

基于矿物特性的太阳能储热材料研究进展

相变材料因其优越潜热被广泛应用于太阳能光热技术中,绝大多数有机相变材料的导热系数非常低,大多介于0.1～0.4 W·m-1·K-1之间。此外,相变材料流动性大,因此需采用导热性能好、具有稳定结构的基体支撑有机相变材料,改善其应用性能。一些天然矿物具有适当的比热与导热系数、多孔道的微结构以及天然的热稳定性与化学兼容性等矿物特性,被用于支撑相变材料制备太阳能储热材料。探讨了矿物的结构特性与性能优势,总结了石墨、珍珠岩、蛭石、硅藻土、埃洛石以及石膏等矿物基太阳能储热材料的制备研究。在此基础上介绍了矿物基太阳能储热材料在太阳能建筑节能、太阳能热水器、太阳能热发电等太阳能光热领域中的应用,并展望了矿物基太阳能储热材料的发展趋势和应用前景。     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/彭胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富合羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs).采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性.结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性.同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30％,EG质量分数为1％时,复合材料表现出极好的定形效果.     

用稳态平板法测定储热材料导热系数的实验研究

为了改善无机水合盐三水醋酸钠储热材料的导热系数,可以加入一定量的高导热系数的膨胀石墨.采用稳态平板法测定了含不同体积分率膨胀石墨的复合相变储能材料的导热系数,经过比较分析,储热材料加入膨胀石墨后,导热系数明显改善,10%体积分率的膨胀石墨能将以三水醋酸钠为储热基质的储热材料的导热系数提高一倍;固态储热材料的导热系数随温度上升,变化幅度不大,在实际贮能工程计算中可作常数处理.     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/膨胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富含羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs)。采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性。结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性。同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30%,EG质量分数为1%时,复合材料表现出极好的定形效果。     

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的制备及其热物性

为强化二元硝酸共晶盐(NaNO3/KNO3)的导热性能,在共晶盐中添加石墨泡沫制出石墨泡沫/共晶盐复合相变材料;对共晶盐和复合相变材料的相变特性进行差示热分析;对石墨泡沫的导热系数和复合相变材料的有效导热系数进行测定,并用拉曼光谱对复合相变材料进行稳定性分析。结果表明,石墨基复合材料可以用熔融浸渗法制备,且制备样品的稳定性能良好。复合相变材料的相变温度(221.3°C)与共晶盐(222.4°C)相似,其相变潜热与基于复合材料中共晶盐含量的潜热值相近(下降3.74%)。受石墨骨架高热导率的影响,复合相变材料的导热能力明显提高,与纯共晶盐比增加了102倍。     

基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟

导热系数低是影响相变储热材料应用的主要难题之一,而泡沫金属具有高热导率、高孔隙率以及高比表面积等特性,在相变材料中添加泡沫金属可实现强化传热。该文基于泡沫金属基3D微观结构W-P模型,重点分析了泡沫金属基复合相变材料有效导热系数与泡沫金属孔隙率以及孔径的关系,采用数值模拟方法利用该模型预测并验证了泡沫铝6101添加空气与水的有效导热系数,研究结果表明该模型能够精确预测泡沫金属材料有效导热系数,在此基础上预测了石蜡中添加泡沫铜的有效导热系数,结果表明,泡沫金属可以显著提高相变材料的导热系数,当泡沫铜的孔隙率为97.57%时,复合相变材料的导热系数与纯石蜡相比提高了13倍。研究结果对于相变储热材料的热物性强化研究具有一定参考价值。     

十八烷/膨润土复合相变储热材料的制备及性能研究

以十八烷为相变材料,膨润土为支撑结构,采用"微波法"与"熔融插层法"相结合制备了十八烷/膨润土复合相变储热材料.采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)及偏光显微镜(POM)对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征.结果表明,十八烷进入膨润土纳米层间导致层间距扩大;复合相变储热材料的相变温度为27.03℃,与十八烷一致;相变潜热为67.22J/g,与质量分数为33.33%的十八烷的相变潜热相当;在发生固-液相变时没有液态十八烷析出.500次加热/冷却循环后,复合相变储热材料的层间距及相变温度没有明显变化,相变潜热减少约3%,证明复合相变储热材料具有良好的结构与性能稳定性.