【摘要】：隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)水平的不斷提高,能源消耗日益加重。隨之而來(lái)的環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等問(wèn)題日益突出。在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、能源發(fā)展的新時(shí)代,人們的環(huán)保理念及物質(zhì)需求等方面逐步提升,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),尋求綠色高效的新能源迫在眉睫。相變儲(chǔ)熱技術(shù)是利用相變材料在物態(tài)變化過(guò)程中吸/放熱的特性進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)和釋放的一種新技術(shù),它能夠解決熱能供求、調(diào)配不協(xié)調(diào)等問(wèn)題,緩解能源緊張的壓力,是一種順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求、新型高效的綠色能源技術(shù)。結(jié)晶水合鹽類相變材料是中低溫相變材料中具有代表性的一類儲(chǔ)熱材料,它具有熔化潛熱大、儲(chǔ)能密度高、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉,與有機(jī)類相變材料相比,具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)、不可燃等優(yōu)點(diǎn)。本課題選用十二水硫酸鋁銨(NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O)為研究對(duì)象,該結(jié)晶水合鹽相變材料的顯著特點(diǎn)是熔化-結(jié)晶過(guò)程中不會(huì)發(fā)生相分離現(xiàn)象,儲(chǔ)熱性能較穩(wěn)定,可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱回收、工業(yè)農(nóng)業(yè)用熱、建筑墻體防火材料等領(lǐng)域,是極具開(kāi)發(fā)和應(yīng)用價(jià)值的一種相變儲(chǔ)熱材料。目前,關(guān)于NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O相變材料的研究較少,一些應(yīng)用基礎(chǔ)問(wèn)題未得到解決,阻礙了該相變材料應(yīng)用和發(fā)展。本課題在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合應(yīng)用要求,主要對(duì)NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O導(dǎo)熱性改善和過(guò)冷問(wèn)題進(jìn)行較深入的研究。本文首先測(cè)試了NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O基本的儲(chǔ)熱性能。利用導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀測(cè)得純的NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O的導(dǎo)熱系數(shù)為0.599 W/m·k,通過(guò)加熱-冷卻循環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)得純的NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O的相變儲(chǔ)熱時(shí)間為2573s,過(guò)冷度為42.7℃。采用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)試了其相變點(diǎn)為93.7℃,相變潛熱為269.49 J/g,與文獻(xiàn)報(bào)道一致。在此基礎(chǔ)上,研究了不同物質(zhì)對(duì)其導(dǎo)熱率和過(guò)冷度的影響,確定了石墨烯微片和CaCl_2·2H_2O為其理想的導(dǎo)熱增強(qiáng)劑和成核劑。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、顯微拉曼光譜分析儀對(duì)NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O復(fù)合相變材料的微觀形貌進(jìn)行了分析,得知石墨烯微片和CaCl_2·2H_2O在NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O基體中分散性良好。X射線衍射儀(XRD)測(cè)試表明,石墨烯微片和CaCl_2·2H_2O能夠促進(jìn)NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O的異相成核,復(fù)合前后NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O的晶體結(jié)構(gòu)基本不變。三者之間只是簡(jiǎn)單的物理復(fù)合,對(duì)NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O的相變過(guò)程不產(chǎn)生影響。經(jīng)過(guò)多組加熱-冷卻循環(huán)實(shí)驗(yàn),對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最終確定NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O+1 wt%CaCl_2·2H_2O+2.5 wt%石墨烯微片為最佳復(fù)合配方,導(dǎo)熱效果最好,相變儲(chǔ)熱時(shí)間穩(wěn)定在1892s左右,比純的NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O提高了26.4%。過(guò)冷度穩(wěn)定在24.43℃左右,比純的NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O減小了42.7%。改性后的NH_4Al(SO_4)_2·12H_2O相變材料,其導(dǎo)熱性和過(guò)冷度都有較大程度的提高和改善,對(duì)促進(jìn)該相變儲(chǔ)熱材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34
【圖文】：

圖 3.2 添加了不同導(dǎo)熱材料的 NH4Al(SO4)2 12H2O 樣品升溫曲線 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定為了進(jìn)一步確定石墨烯微片的加入對(duì) NH4Al(SO4)2 12H2O 導(dǎo)熱系數(shù)的影響，分

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文NH4Al(SO4)2 12H2O復(fù)合相變材料，使儲(chǔ)熱時(shí)間分別縮短了4%，明石墨烯微片的加入有利于提高 NH4Al(SO4)2 12H2O 相變材料導(dǎo)熱越快。這是由于超高比表面積[53]的石墨烯微片在 NH4Al(S整的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，以及石墨烯微片本身具有超高的導(dǎo)熱系數(shù)作為。

圖 3.5 不同石墨微片含量的 NH4Al(SO4)2 12H2O 復(fù)合相變材料(a)開(kāi)始熔化時(shí)間和(b)相變儲(chǔ)熱時(shí)間3.5 石墨烯微片含量對(duì)過(guò)冷度的影響石墨烯微片在提高傳熱效率的同時(shí)，必然影響降溫過(guò)程。圖 3.6(a)為不同石墨烯微

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本文編號(hào)：2769186