【摘要】：能源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其密切的聯(lián)系。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展消耗了大量不可再生資源,新能源成為世界各國(guó)尋求發(fā)展的新契機(jī)。目前,太陽(yáng)能是應(yīng)用最為廣泛的新能源,其來(lái)源廣泛,清潔無(wú)污染,可利用價(jià)值高。但是,太陽(yáng)能易受氣候和季節(jié)限制,分布不均勻,這極大地限制了人類的使用。因此,尋求合適的太陽(yáng)能存儲(chǔ)方式和存儲(chǔ)介質(zhì)的研究成為了各國(guó)研究的一大熱點(diǎn)。本文基于前人的相關(guān)研究,嘗試設(shè)計(jì)制備了Mg-Ca-Sn-Bi系合金相變儲(chǔ)熱材料。采用排水法測(cè)試了合金的密度,利用DSC測(cè)定了合金的相變溫度和相變潛熱,結(jié)合XRD、EPMA分析了材料的顯微結(jié)構(gòu),探討了Sn、Bi元素的加入對(duì)Mg-Ca合金顯微組織和儲(chǔ)熱性能的影響。研究了綜合熱物性能較佳的儲(chǔ)熱合金與Q235碳素鋼和304不銹鋼兩種容器材質(zhì)的相容性。主要成果如下:Mg-15Ca合金的密度為1.668 g·cm~(-3);加入5%、15%和30%的Sn元素后,對(duì)應(yīng)合金的密度分別為1.695、1.765和1.996 g·cm~(-3);Mg-20Ca-40Bi和Mg-15Ca-5Sn-35Bi合金的密度分別為2.304、1.719 g·cm~(-3)。Mg-15Ca合金的微觀組織為初生α-Mg和共晶(α-Mg+CaMg_2);Mg-15Ca-xSn合金增加了Mg_2Sn和CaMgSn相;Mg-20Ca-40Bi合金增加了Mg_3Bi_2和CaMg_2Bi_2相;Mg-15Ca-5Sn-35Bi合金增加了Mg_2Sn和Mg_3Bi_2相。Mg-15Ca合金的相變溫度范圍為515.55~518.20℃,相變潛熱為86.81J/g;分別加入5%、15%和30%Sn后,對(duì)應(yīng)合金的相變溫度范圍分別為517.37~522.74℃、516.21~519.67℃和515.69~519.28℃,相變潛熱為195.10、104.90、123.20J/g;Mg-20Ca-40Bi合金的相變溫度范圍為516.26~519.71℃,相變潛熱為183.90J/g。Mg-15Ca-5Sn-35Bi合金相變溫度范圍為516.22~521.20℃,相變潛熱為169.1J/g。選用本研究中相變潛熱最大的Mg-15Ca-5Sn合金作為儲(chǔ)熱材料,探究了該合金與儲(chǔ)存容器材料Q235和304兩種鋼材的相容性。研究發(fā)現(xiàn):在600℃的高溫條件下,兩種鋼材都發(fā)生了不同程度的腐蝕,相對(duì)而言,304不銹鋼擁有更好的耐腐蝕性能,更適宜用作儲(chǔ)熱鎂合金的儲(chǔ)存容器材料。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34
【圖文】：

產(chǎn)能力和太陽(yáng)能年產(chǎn)量分別達(dá)到了 2900MW 和 1188MW，超過(guò)陽(yáng)能生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)了 50 家；后續(xù) 2011 年和 2012 年，無(wú)論是生光伏產(chǎn)能方面，我國(guó)光伏企業(yè)更是飛速發(fā)展，到 2012 年太陽(yáng)能近 31GW。圖 1-1[5]示出了 2011～2016 年中國(guó)、美國(guó)、日本和德國(guó)際市場(chǎng)匯總的占有率，可見我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中已平

學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱材料。其中應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)熱材料是相變儲(chǔ)熱材料，利用物相轉(zhuǎn)變的方式與外界環(huán)境實(shí)現(xiàn)能量交換，比如：當(dāng)材料本身溫度低于外界環(huán)境溫度一定量時(shí)，材料發(fā)生熔化的物相變化，并進(jìn)行能量存儲(chǔ)；當(dāng)材料本身溫度高于外界環(huán)境溫度一定量時(shí)，材料由熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，并放出熱量。與其他兩類儲(chǔ)熱材料相比，相變儲(chǔ)熱材料具有體積變化小、節(jié)能效果好、易于控制的特點(diǎn)，且其相變過(guò)程中溫度幾乎沒有變化，單位容積儲(chǔ)熱量是顯熱存儲(chǔ)的 5～14 倍，具有另外兩種儲(chǔ)熱方式?jīng)]有的優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展?jié)摿薮蟆?.2.1 相變儲(chǔ)熱材料相變儲(chǔ)熱材料（Phase Change Materials），簡(jiǎn)稱為相變材料（PCMs），是指利用材料相變完成吸熱和放熱反應(yīng)來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)熱和放熱。其中，相變是物質(zhì)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，潛熱是指物質(zhì)發(fā)生相變過(guò)程中伴隨的能量變化。因此，從物相變化來(lái)分[10～12]，相變儲(chǔ)熱材料可分為固-液、固-固、固-氣和液-氣相變材料；其次，按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，其可以分為多類，如圖 1-2 所示。

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本文編號(hào)：2714216