无机盐/膨胀石墨复合相变蓄热材料的制备及其性能研究

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近年来,随着全球工业的迅猛发展,能源渐趋紧张。同时,生产、生活中大量废热的回收利用以及太阳能、地热等新型可再生能源开发的需要,使蓄热理论与技术研究的重要性日益显露。我国建筑能耗占社会总能耗的20%以上,建筑已成为我国节能工作的重点领域。高蓄热密度的蓄热材料以易与运行系统相匹配和易控制等优点已广泛应用于建筑、余热利用、航空航天以及太阳能利用等领域。直接利用太阳能是建筑节能最有效、最关键的节能措施。利用太阳能就必须解决太阳能的间隙性和能流密度低等问题,在建筑物中安装相变蓄热装置,用来储存太阳能是解决上述问题最有效的方法之一,因此如何制备性能优越的相变蓄热材料已成为当今蓄热技术研究的难点和热点。 无机相变蓄热材料一般具有较高相变潜热,但发生相变时存在过冷和晶体析出的现象。本文实验利用膨胀石墨的微观结构特点,以膨胀石墨为基体,硫酸钠、硫代硫酸钠、磷酸氢二钠和氯化钙等4种无机盐为相变蓄热材料,采用溶液共混法,将无机盐嵌入到膨胀石墨的层状空间结构和孔隙中,制备出不同无机盐百分含量的多种无机盐/膨胀石墨复合相变蓄热材料。实验发现四种无机盐中磷酸氢二钠与膨胀石墨复合效果较好,相变过程的过冷和晶体析出等现象得到了明显的改善,而硫代硫酸钠和氯化钙与膨胀石墨复合相变蓄热材料仍不能解决以上问题。 通过扫描电镜、差示扫描量热分析仪和热重分析仪等多种分析测试手段对硫酸钠/膨胀石墨和磷酸氢二钠/膨胀石墨复合相变蓄热材料的样品进行表征,采用HOTDISK热常系数分析仪测量了样品的导热系数、热扩散系数和热容,分析了无机盐质量百分含量与蓄热密度、相变温度之间的变化关系,结果表明用溶液共混法可以较好的复合无机盐和膨胀石墨两种材料,而且硫酸钠/膨胀石墨复合相变蓄热材料的导热系数提高到基体材料膨胀石墨的1.82倍,导热性能有了较大程度的提高。
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