石蜡中的正十八烷相变温度为28℃左右，比较适用于自然环境下的蓄热系统，因此本文选用正十八烷作为立式集热板太阳能热气流发电系统的相变储热材料来保证系统的连续运行。同时正十八烷具有较高的相变潜热、无过冷及析出现象、性能稳定、无毒、价格便宜，但也存在导热系数低的缺点，因此在对系统装置结构进行研究并得到最优化结构的基础上，采取添加铜纳米粒子的方式来强化石蜡的导热性能。本文在串联和并联导热模型的基础上，根据热传导的基本理论，充分考虑了铜纳米粒子与石蜡基体之间的分布规律，以此建立了适用于复合材料导热系数计算的串并联混合导热模型。通过理论分析得出：添加铜纳米粒子可以显著增大石蜡正十八烷的导热系数，随着铜纳米粒子含量的增加，复合材料的导热系数不断增大。采用分子动力学模拟的方法对石蜡正十八烷及其复合相变材料的导热系数进行模拟研究，研究结果表明：正十八烷在固态时导热系数最高为0.216W/m K；在相变熔融态时导热系数最低为0.192W/m K。添加不同体积分数的铜纳米粒子可使复合材料的导热系数提高幅度不同，当体积分数为1%时可使正十八烷导热系数提高17%。采用添加化学分散剂和物理超声波振荡相结合的方法，通过两步法制备铜纳米粒子体积分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%的复合相变材料，并采用瞬态热针法对其导热系数进行测量，测量得到：复合材料的导热系数随着铜纳米粒子含量的增加先逐渐增大然后减小，在铜纳米粒子含量为1%时，导热系数最大，最大值为0.277W/m K。采用DSC对石蜡/纳米复合相变材料的相变潜热、相变温度、相变时间等物理量进行了测量，实验结果表明：随着铜纳米粒子含量的增加，复合相变材料的相变潜热逐渐减少，相变温度也有所降低，但是变化幅度较小，对正十八烷的蓄热特性影响甚小；而相变时间先减小后增大，在铜纳米粒子含量为0.5%~1%时，所需的相变时间最短，复合材料的导热性能最好。本文通过在石蜡正十八烷基体中添加铜纳米粒子来强化其导热性能，得到了较为理想的结果，这对于相变储能材料的研究和应用具有重要的理论意义。