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显热储热材料的制备及性能研究

1引言热能存储材料可分为储热材料和储冷材料两种。人们对热能储存材料的认识及研究仅是最近几十年的事情,但由于它的应用十分广泛,已成为一种日益受到人们重视的新材料。目前的热能储存材料主要有三大类:显热储存材料、潜热储存材料和化学反应热储存材料,三者各有优缺点[1,2]:潜热储能也称为相变储能,它是当今世界上流行的研究趋势,其储能密度大约比显热储能高一个数量级,而且放热温度恒定,但其储热介质一般有过冷、相分离和导热系数较小、易老化等缺点;化学反应储能是一种高能量、高密度的储存方式,它的储能密度一般都高于显热和潜热,而且此种储能体系通过催化剂或产物分离方法极易用于长期能量储存,但其在实用时存在技术复杂、一次性投资大及整体效率不高等缺点;显热储热运行方式简单,成本低廉,使用寿命长,热传导率高,但其储热量小且放热时不恒温,故时下关于这方面的研究比较少。显热储热实际上就是利用材料自身的高热容和热导率通过自身温度的升高从而达到储热的目的。目前主...  (本文共4页) 阅读全文>>

权威出处: 《节能》2007年04期
武汉理工大学
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煅烧铝矾土合成堇青石及其在太阳能储热材料中的应用研究

太阳能热发电技术是可再生能源发电中最有前途的发电方式之一,而储热系统是太阳能保证热发电站高效稳定运行的关键,研究和开发高性能的储热材料已成国内外研究的热点。堇青石材料由于膨胀系数低、抗热震性能好、耐高温等特点,满足高温储热材料的性能要求,故本文试图利用煅烧铝矾土、滑石等原料来原位合成堇青石,并将其用作太阳能高温储热材料。本文在系统分析了煅烧铝矾土原料的组成、结构与性能,研究了其高温烧成性能后,以煅烧铝矾土为铝源,分别设计了偏硅、偏镁、偏铝和正堇青石组成,原位合成制备了堇青石陶瓷。采用XRF、XRD、SEM、EPMA、TEM、拉曼光谱、红外光谱、核磁共振等现代测试技术研究了材料组成、制备工艺、结构与性能的关系,探讨了不同组成对合成堇青石陶瓷结构与性能的影响,研究了煅烧铝矾土合成堇青石的合成机理。在原位合成堇青石基础上,通过添加碳化硅、氧化锆、红柱石、莫来石及采用原位合成莫来石方法进一步提高堇青石材料的抗热震性能和储热性能。探讨了用...  (本文共212页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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太阳能潜—显热储热复相陶瓷的研究

太阳能具有资源丰富、取之不尽、用之不竭、不会污染环境和破坏生态平衡等优点。太阳能热发电是最可能引起能源革命、实现大功率发电、替代常规能源的最经济手段之一。但是太阳能具有间歇性和不稳定性的特点,必须使用蓄热材料来提高太阳能的利用率及降低使用成本。而显热储热材料存在储热密度和储热效率低等不足之处,单一的相变材料在使用时会发生固态-液态间的相互转化,必须使用专门的容器加以封装,这不但会增加传热介质与相变材料之间的热阻,提高热损耗降低传热效率,而且易发生过冷、相分离、老化和容器腐蚀等问题,特别是高温相变材料,热损耗和容器腐蚀问题极其严重,大大增加了固-液相变材料的使用成本。基于单一的显热或潜热储热材料的不足,本文研究制备了太阳能潜热-显热复合储热陶瓷材料,研究了不同的配方组成和烧成温度对Al2O3-ZrO2(AZ系)和Al2O3-SiC-ZrO2(ASZ系)两个系列复合陶瓷材料的结构、性能的影响,研究了相变材料的性能,研究了封装剂的配方...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
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矿物基复合储热材料的制备与性能调控

储热材料作为储热技术的核心已被广泛应用于太阳能光热领域:太阳能热发电、建筑节能、太阳能热水系统等节能减排产业。然而,储热材料的高成本制备限制这些终端产业的发展,从而影响太阳能光热技术的广泛应用。因此,迫切需求高性能储热材料的低成本制备技术。由于储热材料的基础研究欠缺,未能建立储热材料微结构与储热性能之间的关系,无法掌握储热材料性能调控的关键技术。矿物具有独特的结构、丰富的形貌、良好的热稳定性等原料优势,同时具备简单易得、价格低廉的成本优势。因此,通过发掘天然矿物的储热特性,将矿物与储热材料结合有望低成本获得高性能矿物基复合储热材料,并建立微结构与性能之间的联系,实现储热性能的调控。本论文利用矿物的结构与形貌特征,制备了矿物基复合储热材料,并通过矿物改型和组合技术增强材料的储热性能。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、岩相分析、红外光谱(FTIR)、差式量热扫描(DSC...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温相变储热材料制备与储热性能研究

随着太阳能热发电技术的发展,热能的储存技术日益引起人们的重视。金属基相变储热材料具有储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变后性能稳定,过程易控制等特点,因而在高温储热方面具有广泛的用途。其中,铝合金高温相变储热材料在相变温度、储热密度、使用寿命等方面更适合做太阳能热发电系统中的储热材料。本文设计并制备了20种不同成分的Al-Si-Cu-Mg-Zn系列铝合金相变储热材料。运用金相显微技术、排液法、综合热分析技术等手段,对20种不同成分的Al-Si-Cu-Mg-Zn系列铝合金相变储热材料的金相组织、密度、相变温度、单位质量相变潜热、显热和总储热量、单位体积相变潜热、显热和总储热量等性能进行了研究,并制备出多种相变温度在400-800℃、相变潜热大于200J/g、单位体积储热量高的铝合金相变储热材料,可供太阳能热发电系统选择使用。Al-Si系列铝合金储热材料单位质量相变潜热较高。其中铝硅共晶成分的铝合金单位质量相变潜热最高,约为45...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
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基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金的高温储热材料优化设计与储热性能研究

热能储存是太阳能热发电技术的关键,也是解决能源问题的核心技术,目前正受到广泛的研究关注。储热材料的选择关系到热能储存的效率与效果,金属相变储热材料储热量高,稳定性好,广泛应用于高温储热,因此成为本文研究的出发点。本文基于Al-Si-Cu-Mg-Zn合金优良的储热性能,对材料进行成分的优化设计,使其在储热量、相变温度范围方面更加适应太阳能热发电系统的实际工作需要。本文共设计制备了Al-Cu类、Al-Si-Cu类、Al-Cu-Mg类、Al-Cu-Zn类四类合金共12个试样,通过相图分析、等离子光谱分析、金相显微分析、X射线衍射分析、差示扫描量热分析、基于阿基米德原理的排液法等分析测试方法,对试样的元素含量、金相组织、物相结构、潜热、密度进行分析与测量,并依据奈曼-柯普定律完成显热计算。结合潜热与显热以全面评价材料的储热能力,且通过密度将单位质量储热量换算为单位体积储热量,以便在有限的储热室空间里更直观地评价材料储热能力。根据测试与计...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>