面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)及不斷升級(jí)的環(huán)境問題,能源轉(zhuǎn)型刻不容緩。高效傳熱蓄熱技術(shù)為實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模工業(yè)化運(yùn)用提供了良好的解決方案。傳蓄熱材料的性質(zhì)將會(huì)直接影響整個(gè)能源換熱系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和利用率。熔鹽因其價(jià)格低廉,工作溫度范圍廣泛,蒸汽壓低,流動(dòng)性好而作為理想的傳蓄熱材料被廣泛使用于熱發(fā)電系統(tǒng)中。常見的熔鹽傳蓄熱材料包括碳酸熔鹽,硝酸熔鹽以及氯化物熔鹽。不同種類的熔鹽可以滿足不同溫度段的傳蓄熱需求。我國(guó)是鹽湖資源十分豐富的國(guó)家,對(duì)于氯化物的設(shè)計(jì)與開發(fā)一直是研究的熱點(diǎn)。但是氯化物在管道中使用時(shí)存在著高溫分解及蒸發(fā)等問題,導(dǎo)致氯化物熔鹽服役壽命過短,對(duì)設(shè)備損壞較大,因此研究氯化物熔鹽在高溫下的穩(wěn)定性以及其失穩(wěn)機(jī)理具有重大指導(dǎo)意義。同時(shí)熔鹽作為傳蓄熱材料在系統(tǒng)中使用時(shí)普遍存在著導(dǎo)熱系數(shù)低,比熱容低等的問題,尤其是液態(tài)段熔鹽。因此,本文在研究氯化物熔鹽熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,對(duì)不同種類的熔鹽體系進(jìn)行熱物性強(qiáng)化,提供更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的熔鹽復(fù)合材料。本文研究了三元氯化物熔鹽體系(NaCl-CaCl_2-MgCl_2)在敞開和封閉體系下的高溫?zé)岱�(wěn)定性。采用滴定法、原子吸收法等對(duì)儲(chǔ)熱前后的組分進(jìn)行分析;利用差示掃描量熱儀(DSC)和熱導(dǎo)率系數(shù)測(cè)試儀(LFA457)等監(jiān)測(cè)儲(chǔ)熱前后氯化物熔鹽的熱物性變化;利用X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)劣化水解產(chǎn)物進(jìn)行物相與形貌分析,給出敞開體系和封閉體系下氯化物熔鹽儲(chǔ)熱后的失穩(wěn)機(jī)理。結(jié)果,在敞開體系下儲(chǔ)熱后熔鹽質(zhì)量損失十分嚴(yán)重,主要由MgCl_2的水解和NaCl的蒸發(fā)造成,質(zhì)量損失導(dǎo)致熔鹽的性能劣化,主要表現(xiàn)為熔點(diǎn)上升,相變潛熱大幅度下降。熔鹽在封閉體系下儲(chǔ)熱后的高溫?zé)岱�(wěn)定性明顯提高,對(duì)比可知,降低三元氯化物熔鹽與空氣接觸的幾率可以防止熔鹽性能劣化,提高熔鹽的高溫?zé)岱�(wěn)定性,同時(shí)MgCl_2水解生成的MgO顆粒會(huì)導(dǎo)致熔鹽熱擴(kuò)散系數(shù)的顯著提升。在研究氯化物熔鹽高溫?zé)岱�(wěn)定性過程中,發(fā)現(xiàn)MgO的生成可以提高其熱擴(kuò)散系數(shù)。在此基礎(chǔ)上,通過在碳酸熔鹽,硝酸熔鹽和氯化物熔鹽液體中分散質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt%的納米MgO顆粒制備不同種類的金屬氧化物熔鹽復(fù)合材料(MgO-碳酸熔鹽,MgO-硝酸熔鹽,MgO-氯化物熔鹽)。采用不同實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)定了三種復(fù)合材料的比熱容、密度以及熱擴(kuò)散系數(shù)等;并通過SEM掃描電鏡觀察觀察金屬氧化物顆粒在不同熔鹽中分散情況,初步解釋熔鹽復(fù)合材料熱物性強(qiáng)化機(jī)理。結(jié)果顯示,MgO納米顆�？梢跃鶆蚍稚⒂谌埯}液體中,并且能顯著的提高碳酸熔鹽,硝酸熔鹽以及氯化物熔鹽的導(dǎo)熱系數(shù)。MgO-碳酸熔鹽復(fù)合材料,MgO-氯化物熔鹽復(fù)合材料以及MgO-硝酸熔鹽復(fù)合材料相比原始熔鹽的提高率分別為122.9%,60.5%,114.0%。研究了MgO納米顆粒的添加量對(duì)硝酸熔鹽熱物性的影響。利用DSC熱分析儀、LFA457激光導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量?jī)x、MT-ZRIG-12熔體物性測(cè)定儀以及旋轉(zhuǎn)黏度儀等,測(cè)量復(fù)合材料的比熱、熔點(diǎn)及相變潛熱、熱擴(kuò)散系數(shù)、密度以及黏度等;通過SEM掃描電鏡和TEM透射電鏡分別觀察硝酸熔鹽復(fù)合材料的表面形貌及MgO納米顆粒晶體結(jié)構(gòu),以解釋硝酸熔鹽復(fù)合材料的熱物性增強(qiáng)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),MgO納米顆粒的加入使得硝酸熔鹽的比熱和導(dǎo)熱顯著提高,復(fù)合材料的比熱和導(dǎo)熱系數(shù)隨著添加MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈線性增長(zhǎng),復(fù)合材料比熱異常增長(zhǎng)的原因是由于硝酸熔鹽與MgO納米顆粒之間形成的半固態(tài)邊界層結(jié)構(gòu),而導(dǎo)熱系數(shù)強(qiáng)化的原因是半固態(tài)邊界層與納米顆粒在熔鹽液體中的布朗運(yùn)動(dòng)共同作用的結(jié)果。由于MgO納米顆粒以固體顆粒形式存在于硝酸熔鹽液體中,因此復(fù)合材料的相變潛熱隨著MgO添加量的增大呈下降趨勢(shì)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

C 曲線氮?dú)饬鞫ǖ凸采⑾礔A457備激光-10％R下恒溫樣品。第二章 N線。測(cè)量所用流量為 100 m共熔點(diǎn)的數(shù)系數(shù)的測(cè)量型激光導(dǎo)熱光閃射法所Rh）中，如溫 15 分鐘，最后，將NaCl-MgCl2-C用容器為氧mL/min，升值，根據(jù)吸量熱系數(shù)測(cè)試需的標(biāo)準(zhǔn)待圖 2-1 所示，通過振蕩坩堝蓋蓋緊CaCl2在敞開氧化鋁坩堝，升溫速率為吸收峰的面試儀（德國(guó)耐待測(cè)樣品，示，而后將樣蕩等方式去除緊并將樣品開體系下的熱，在氮?dú)鈿?0 oC /min積確定樣品耐馳公司）測(cè)將 10 20m樣品加熱至除樣品表面冷卻至室溫穩(wěn)定性研究 氣氛下保護(hù)，n。根據(jù) DSC品的相變潛測(cè)量樣品的熱mg 的樣品加至熔融態(tài)（熔面及內(nèi)部的氣溫后真空密，設(shè)定C 曲線潛熱。熱擴(kuò)散加入到熔點(diǎn)以氣泡，密封保

0868890eiwg圖 2ig.2-2 M知，熔鹽量損失在 600oC�？紤]到在實(shí)驗(yàn)過能。為此2 4 6550oC600oC650oC700oC-2 熔鹽在敞Mass loss curv鹽在 500 oC在恒溫儲(chǔ)熱時(shí)，熔鹽的到含鎂氯化過程中觀察此進(jìn)行了熔8 10 12time/h敞開體系下的ve of chlorideC 和 550 oC熱前期下降較的質(zhì)量損失化物熔鹽的察到筒式馬熔鹽在石英管14 16 18 2的質(zhì)量損失曲e salt in open下敞口容器較為迅速，速率明顯加特性，推測(cè)弗爐周邊有管中儲(chǔ)熱過20 22線system器中儲(chǔ)熱 2恒溫的后加快，700測(cè)質(zhì)量損失有明顯鹽粒過程的蒸發(fā)

20 30 40lantenm.p.time/h420440460480elMtngiopnit/ C熱不同時(shí)間后熔點(diǎn)和相變潛熱的變化nd latent heat of the molten salt at different time after open vessel 700 oC下儲(chǔ)熱后，共熔點(diǎn)明顯上升，相變潛熱明顯 MgCl2蒸發(fā)導(dǎo)致儲(chǔ)熱后熔鹽中各組分含量偏圖 2-6 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳靜;曾德文;李東東;王軍濤;韓海軍;郭立江;;KNO_3-Ca(NO_3)_2二元體系相圖及熱穩(wěn)定性研究[J];無機(jī)鹽工業(yè);2015年11期

2 袁煒東;;國(guó)內(nèi)外太陽能光熱發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J];電力與能源;2015年04期

3 宋明;魏小蘭;彭強(qiáng);丁靜;楊建平;;新型三元氯化物熔鹽材料的設(shè)計(jì)及熱穩(wěn)定性研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2015年02期

4 葛順鑫;李方義;賈秀杰;郭琦;;二元硝酸鹽的熱物性測(cè)試及比熱分析[J];功能材料;2014年15期

5 程曉敏;陶冰梅;朱闖;李元元;;四元碳酸鹽相變儲(chǔ)熱材料的制備及熱物性研究[J];化工新型材料;2014年06期

6 宣益民;;納米流體能量傳遞理論與應(yīng)用[J];中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年03期

7 杜鳳麗;原郭豐;常春;盧智恒;;太陽能熱發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2013年06期

8 廖文俊;丁柳柳;;熔融鹽蓄熱技術(shù)及其在太陽熱發(fā)電中的應(yīng)用[J];裝備機(jī)械;2013年03期

9 尹輝斌;丁靜;楊曉西;廖敏;;碳酸熔鹽傳熱蓄熱材料的制備與熱性能[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年05期

10 閆云飛;張智恩;張力;代長(zhǎng)林;;太陽能利用技術(shù)及其應(yīng)用[J];太陽能學(xué)報(bào);2012年S1期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 程進(jìn)輝;傳蓄熱熔鹽的熱物性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2014年

2 劉瑋;中國(guó)工業(yè)節(jié)能減排效率研究[D];武漢大學(xué);2010年

3 陳麗江;熔融碳酸鹽燃料電池中陰極反應(yīng)和形變/溶解機(jī)理探討及其改性研究[D];廈門大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 宋明;多元氯化物熔鹽體系的構(gòu)建及性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 孫李平;太陽能高溫熔鹽優(yōu)選及腐蝕特性實(shí)驗(yàn)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2819586