Compatibility between cordierite-mullite ceramics and PCMs

以煅烧铝矾土、滑石及石英为原料,采用挤出成型,制备堇青石-莫来石复相蜂窝陶瓷,用这种显热储热陶瓷（简称基体）封装PCM制备潜热/显热复合储热材料。设计F系列封装剂配方组成,选择PCM为AlSi₂₀、Na₂SO₄,制得PCM/蜂窝陶瓷复合储热材料,热震循环（200～900 ℃）30次,每次循环在900 ℃保温12 h。利用XRD、SEM、TG-DSC等分析相组成、微观结构、封装剂与基体结合性、基体与PCM相容性、复合储热材料的相变温度及相变焓。结果表明,经1440 ℃烧成的蜂窝陶瓷,Wa、Pa、D及a轴抗压强度分别为2.38%、6.32%、2.65 g/cm3,25.77 MPa;XRD显示相组成为堇青石、莫来石及少量镁铝尖晶石;30次热震后,Wa、Pa略有升高,D及σa略有降低。封装剂剪切强度测定结果表明,封装剂F2与基体结合强度最大,达2.53 MPa,SEM显示F2与基体结合良好。热震30次后,基体断面SEM图表明,PCM无渗漏。TG-DSC结果表明,经30次热循环后,AlSi20/蜂窝陶瓷复合储热材料的相变范围为571.7～583.5 ℃,峰值为578.3 ℃,峰值温度偏移不超过0.7%。复合储热材料具有优良的储热性能。     

高温烧结炉用堇青石一莫来石耐火砖结合剂研究

采用反应烧结法制备了高温烧结炉用堇青石一莫来石耐火砖,研究了不同结合剂对耐火砖组织结构和性能的影响.结果发现,与黏土结合剂在烧结过程巾有大量莫来石相生成相比,堇青石质结合剂在烧结过程中有大量新生相堇青石生成,热膨胀系数和抗折强度普遍较低,气孔率和热震稳定性较高,随着堇青石质结合剂含量的增加,热膨胀系数逐渐减小,气孔率和...     

堇青石基透波材料的抗热震性能分析

随着微波技术的发展,透波材料成为材料制备领域的研究热点。堇青石具有热膨胀系数低、热导率小、介电常数低、抗热震性能好及化学稳定性好等优点,将其作为微波冶金的承载体材料,满足了微波冶金过程的使用要求和适用条件。采用MgO、Al_2O_3、SiO_2三种原料,同时添加部分纳米SiO_2粉体代替工业SiO_2,在不同的原料配比下微波烧结合成Mg-Al-Si-O系堇青石基透波材料,并测定分析所得样品在未热震前、热震4次及热震8次的测试下,样品的弯曲强度及抗热震性能的变化。     

Encapsulation of PCM in ceramic thermal energy storage materials

以红柱石为主要原料,采用原位生成堇青石技术制备高温性能优良的红柱石蜂窝陶瓷储热材料.再利用特制的封装剂将相变材料(PCM)封装在部分蜂窝陶瓷孔中,制备储热密度大的显热-潜热高温复合储热材料.采用SEM,EPMA,TG-DTA等测试方法对封装剂与陶瓷基体的结合性,PCM与陶瓷基体的适应性及复合储热材料的储热密度进行研究.结果表明红柱石蜂窝陶瓷能安全地封装PCM,封装质量分数为20%的K₂SO₄后的储热密度为987.70 kJ/kg(0~1080 ℃),封装质量分数为16%的NaCl复合储热密度为796.40 kJ/kg(0~810 ℃).制备的复合储热材料具有较高的储热密度,能实现高温储热.     

陶瓷-熔融盐复合相变储能材料（英文）CSCD

研究了石墨材料包括纳米石墨对基于硝酸盐陶瓷复合相变储热材料性能的影响。其目的在于制备一种可用于集中式太阳能热发电(CSP)和工业废热回收(IWH)等应用的新型高温复合相变材料,并且使用导热增强物质(TCE)提升相变材料的导热性能。复合相变储热材料主要由硝酸钠(NaNO_3)相变材料,氧化镁(MgO)陶瓷基体,以及不同种类、不同比例的石墨导热增强剂组成。通过对复合材料的形态及热物理性质测定表明:不同种类的石墨导热增强剂对复合材料的导热性能影响不同,复合材料的储热密度随复合材料中相变材料比例的增加而增加。所得基于硝酸盐的陶瓷复合材料均可在500℃保持良好的热稳定性,因此其潜在应用包括工业废热回收及集中式太阳能热发电系统(CSP)等。     

利用莫来石陶瓷与AlSi_(12)合金制备相变储热材料的研究

以莫来石陶瓷和AlSi_(12)合金为原料,合成一种新型的相变储热材料。分析服役期间相变储热材料的物理化学性质,及其相组成、显微结构的变化规律,并探讨AlSi_(12)合金的氧化损坏对相变储热材料储热性能的影响。分析结果表明:经莫来石陶瓷封装的AlSi_(12)合金具有优良的抗氧化性,持续服役1 000 h后,AlSi_(12)合金的氧化增重率仅为3.75%;服役期间,AlSi_(12)合金中部分Al元素被氧化成Al_2O_3,导致了AlSi_(12)合金的相变温度范围变窄,储热量随之减小,从而影响了AlSi_(12)合金的储热性能;AlSi_(12)合金不会严重腐蚀莫来石陶瓷,也不会向莫来石陶瓷渗透,且部分Al_2O_3积聚在莫来石陶瓷表面,从而降低了AlSi_(12)合金在服役后期的氧化速度。研究结果为利用AlSi_(12)合金制备相变储热材料提供参考。     

含碳二元系相变储热材料储热性能分析选择北大核心CSCD

相变储热技术与聚光太阳能发电技术相结合可以提高太阳能的利用率,减缓化石燃料燃烧带来的环境压力。本文通过分析相变储热材料的选择标准,对筛选出具有研究价值的含碳二元系相变储热材料的性能特别是热物理性能进行分析。研究发现,硅、硼、铝、铬、铁单质材料与碳元素形成的二元化合物或固溶体具有较高的熔点,形成的含碳二元系相变储热材料在高温相变储热领域应用前景广阔。在含碳二元系相变储热材料中,Fe-C二元合金可满足高温相变储热系统1100~1500℃的相变储热要求,当合金为含碳4.3%的Fe-C共晶成分时,Fe-C二元合金的相变潜热理论值为611 kJ/kg,热导率约为(40±16)W/(m·K),相变温度为1148℃,具有相对其他合金成分更为优异的综合储热性能可用于聚光太阳能热发电系统储热。     

太阳能光热技术的进展

一太阳能热利用的分类根据工作温度的不同,可划定为低温、中温、高温三类。低温(40℃～80℃)热利用,主要为生活用热;中温(80℃～250℃)热利用,应用领域为工业用热;高温(300℃～800℃)热利用,可用于太阳能热发电。二低温热利用提到低温太阳能热利用,人们自然会想到太阳能热水器,其中作为重要组成部分的集热器主要可分为平板集热器和真空管集热器两类。     

Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能北大核心CSCD

为循环利用工业固体废弃物,降低储热系统成本,以工业固废电石渣替代传统骨架材料,采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料,利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明,电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料;电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳,储热密度在100~900℃内达到993 J/g,抗压强度达到22.02 MPa,最高导热系数为0.62 W/(m·K);样品NC5中不同组分均匀分布,组分间具有良好的兼容性;样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能,可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。     

燃用渣油锅炉炉内灰沉积的形成原因

研究了某燃用渣油锅炉不同受热面的多个灰沉积样品,对燃料油灰和燃料油固体沉淀物的组成做了分析,得到了不同受热面灰渣沉积组分分布.分别用X射线荧光光谱(XRF)分析仪,扫描电镜及能谱仪(SEM-EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)鉴定了样品的元素组成、形貌学以及晶相.并用热分析(DSC和TG)确定油灰矿物质转变温度.结果表明:炉膛内主要沉积矿物为莫来石,燃料油灰主要晶相为八面沸石,油灰约在980℃开始出现明显的放热峰,表明油灰中主要组分这时开始转变为莫来石晶相,这一晶相转变过程伴随着强烈的放热效应,从而表明辐射受热面莫来石沉积主要来源于原油催化裂化阶段的添加剂;高温过热器沉积物主要为莫来石和一些玻璃体,方石英与斜长石(钾铝硅酸盐);而低温过热器与省煤器上则出现一些钒酸钠、钒酸铁与硫酸钙沉积,它主要由燃料油本身所合矿物质经高温转化而来.     

低熔点多元混合熔盐的制备及其性能研究

为了获得聚光型太阳能热发电用的更低熔点熔融盐储热传热材料,采用材料掺杂改性方法,在Li NO3-KNO3-Ca(NO3)2三元低熔点共晶混合盐中加入Na Cl,制备了Li NO3-KNO3-Ca(NO3)2-Na Cl新混合熔盐。对新混合熔盐分别进行了DSC熔点测定、TG动态热稳定测定、48 h静态热稳定测试和熔盐液态密度测定。DSC实验结果表明,新混合熔盐的熔点为109.3℃,比原三元混合熔盐的熔点(117.2℃)降低了7.9℃,对应的相变潜热为48.6 J/g;TG动态热稳定和静态热稳定实验表明,新混合熔盐的热稳定温度为500℃,比原三元混合熔盐的热稳定温度(450℃)高50℃;液态密度实验发现,该混合熔盐在180~500℃时的液态密度为1.7~1.9g/cm3。     

多孔基无机玻璃-熔盐复合相变材料蓄热性能的实验研究

基于熔融浸渗法和黏结封装法,以多孔基作为基体材料,分别采用无机玻璃粉与熔盐作为相变材料开展实验,探究储热样本的最佳制备工艺流程。考察了复合相变蓄热体的显微结构及物相组成特征,分析了复合相变蓄热材料的质量损失率,并对蓄热体进行蓄热性能分析及高温抗压强度测试。实验结果表明,采用黏结封装法,以氯化钠作为相变材料,加盖圆柱形三角孔蜂窝陶瓷基体作为载体,设定6.5℃/min的升温速率,烧结温度至800℃,保温30 min,可制备蓄热性能较为优异的复合相变蓄热材料。复合相变蓄热材料的蓄热密度为445.5 kJ/kg,该蓄热体在800℃条件下高温抗压强度达到75.9 MPa,具有良好的蓄热性能和力学性能。     

Performance analysis of high-capacity thermal energy storage using solid-gas thermochemical sorption Principle

储能技术是提高能源利用效率的一种有效手段,可有效调配能量供给与需求在时间,空间和强度上的匹配关系,传统显热储存技术和相变潜热储存技术的储热密度一般在100~200 kJ/kg,储热能力较低不利于规模化应用.本工作提出一种基于固-气化学反应的大容量热化学吸附储热方法,利用吸附工质对在化学反应过程中热能与化学吸附势能的相关转化实现热量的储存和释放,具有高效储热的显著优点.采用4种典型温区的吸附储热工质对为例进行了热化学吸附储热热力循环特性及工作性能的理论研究,在此基础上对不同温区吸附储热工质对(50~280 ℃)的热化学物性参数,储热温度,储热密度进行了分析比较,以期实现不同温度品位的热量储存.结果表明:热化学吸附储热技术的反应盐储热密度高达2000 kJ/kg以上,其储能密度约为传统显热储存技术和相变潜热储存技术的10~20倍,是一种具有发展潜力的大容量,高性能储热方法,该新技术可为规模化工业储热应用及太阳能等可再生能源的高效利用提供技术支撑.     

一种太阳能隔热墙体的实验研究

将太阳能光伏发电方阵、热电热泵与建筑有机结合,构建一种具有环境自适应功能的建筑-光伏-热电一体化(BIPVTE)墙体系统。测试不同倾斜角度、不同太阳辐照度下新型墙体的隔热性。结果表明:新型墙体的隔热性能随太阳辐照度增强而更好;试验期间隔热墙体内表面温度平均低于室内砖墙温度6~8℃,说明该文所建立新型隔热墙体的隔热性能较好。     

基于超临界CO2循环的地热与太阳能混合系统研究

超临界CO₂循环可以耦合较低温度的地热和较高温度的太阳能热组成混合热源发电系统。相比能量分析方法,火用分析方法更便于分析混合系统对提高能量利用率的作用,以及识别造成可用能损失的设备和过程。115℃地热和200℃地热分别与采用槽式聚光集热技术的太阳能热组成混合热源,构成简单回热超临界CO₂循环。分析结果表明：混合系统的火用效率比单纯太阳能热的循环系统提高了5% ~ 10%;太阳能聚光集热器的?损失最大,占80%以上,其次是除预冷器以外的各类换热器以及透平;相比之下,压缩机和预冷器的火用损失较小。减少?损失的关键是提高太阳能聚光集热器和换热器的性能,包括提高集热管运行温度,以及提高换热器效能。     

天然气预混催化燃烧的特性

制备了1%(质量比)Pd/Al_2O_3陶瓷蜂窝催化剂,并用钡、镧、铈等氧化物对其进行改性,然后负载在堇青石载体上,并进行天然气预混催化燃烧实验。研究了空燃比、功率对催化燃烧尾气排放的影响,结果表明,催化燃烧温度在500～900℃时,空燃比、气体流速都会对催化燃烧效果产生影响;当空燃比在8.3～19时,可实现稳定催化燃烧;空燃比在11～19时催化燃烧效果较好,尾气中CO几乎为零,HC低于10~(-5),NO_x低于5×10~(-6)。     

槽式太阳集热器驱动的太阳能空调系统性能研究及优化分析

对一个采用抛物槽式太阳集热器(PTC)驱动的单效溴化锂吸收式制冷系统的制冷和供暖性能进行实验研究。实验结果显示,在考虑管路热损和储热水箱的热损后,夏季系统集热效率在0.24~0.35之间,系统集热功率为9.6~16.6 kW;冬季系统集热效率(采暖效率η_h)在0.42~0.55之间,系统集热功率为10.0~17.1 kW。制冷模式下机组在65~70℃的热水下加热,其制冷系数在0.40~0.60之间,日平均制冷系数为0.45,系统的平均制冷性能系数(COP_(s,av))为0.25;针对该制冷系统存在的一些问题和不足,对其结构设计进行优化分析,为高效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的设计提供参考。     

新型塔式太阳能热板吸热器性能研究

提出一种用于塔式太阳能热发电的新型热板吸热器结构,该结构由热板侧与板翅通道侧组成。采用正交实验方法结合有限元方法优化热板侧的支撑结构;建立板翅通道侧的计算流体动力学(CFD)模型,分析不同类型翅片及结构参数对其热力性能的影响。结果表明:较优的热板侧支撑结构为16根外直径为10 mm,内直径为5 mm的支撑杆,此时热板最大热应力为10.02 MPa(800℃)。同时,板翅通道侧采用锯齿翅片可有效地提高吸热器的传热性能,实现强化传热。     

基于Ni/Al2O3整体式催化剂的生物质气化合成气甲烷化研究

以生物质气化模拟合成气H2/CO/N2为原料气,以堇青石蜂窝陶瓷为基体制备Ni/Al2O3整体式催化剂,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、程序升温反应法(TPR)、热重分析(TG)等表征分析手段,考察催化剂制备方法(浸渍法和溶胶-凝胶法)、温度(250~550℃)及空速GHSV(6000~14000 mL/(g·h))对催化剂甲烷化性能的影响。结果表明:浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂(DIP-Ni/Al2O3)与溶胶-凝胶法制备的Ni/Al2O3催化剂(SGNi/Al2O3)相比,前者甲烷化性能较好。在H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且空速为10000 mL/(g·h)条件下,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂在400℃时甲烷化性能最佳,且该条件下CO转化率为98.6%,CH4选择性为90.9%。当H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且温度为400℃时,在实验空速范围内,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂CO转化率和CH4选择性均基本稳定在90%,甲烷化性能较好。     

不锈钢表面原位氧化法制备氧化物涂层的微观结构及其阻氢性能研究

316L不锈钢广泛应用于太阳能真空集热管,管内载入高温导热油,工作温度在300~400℃之间,导热油在长期工作中会因发生热分解而变质,产生游离的氢等。氢在高温下借助渗透作用穿过不锈钢中央管进入环形真空空间,导致高温真空集热管热量损失增加,因此应在集热管内表面采用原位氧化技术制备阻氢渗透涂层。当热处理温度为750℃时通过H_2-H_2O提供低氧分压气氛,低氧分压压力为10~(-21)Pa。通过XRD,SEM和XPS确定涂层的相组成和组织结构。结果表明,涂层主要由内层的氧化铬涂层和外层的锰铬尖晶石相组成。当温度为650℃时压力分别为40、60、80和100 kPa时,阻氢性能分别提高70、61、46和42倍。不锈钢表面氧化物涂层的制备可有效抑制氘在不锈钢中的扩散。