發(fā)布時間：2021-09-07 00:26

　　有機相變材料（PCM）具有潛熱高、過冷度小、安全無毒等優(yōu)點成為應(yīng)用最廣泛的一類相變儲能材料。目前通過簡單封裝及導(dǎo)熱劑添加等方式解決形態(tài)穩(wěn)定性差和熱導(dǎo)率低的研究較多,對基體的封裝作用、相變行為及傳熱過程的影響機制等科學(xué)問題研究不足,在儲能技術(shù)創(chuàng)新上缺乏一定的理論參考。針對以上問題,本論文開展了改性膨脹蛭石基有機復(fù)合PCM的性能調(diào)控及影響機制研究。采用鹽酸和十二烷基三甲基溴化銨對膨脹蛭石進(jìn)行酸處理及插層改性,選用聚乙二醇和石蠟作為有機相變儲能介質(zhì),氧化鋁為導(dǎo)熱劑,通過物理浸漬法制備有機復(fù)合相變儲能材料。本論文主要研究了改性處理對膨脹蛭石封裝作用的影響、PCM在孔道中的相變動力學(xué)行為及強化傳熱機制等,并評估了復(fù)合相變儲能材料的應(yīng)用價值。論文取得的主要成果有:通過探究酸浸出及有機插層處理對膨脹蛭石孔道結(jié)構(gòu)的影響,闡明了孔道調(diào)控機制,獲得了具有最佳孔徑大小、孔體積及孔隙率的改性技術(shù),證明了兩種改性處理對膨脹蛭石層間和表面的表面能及有機親和性等特征均有改善作用。制備的改性膨脹蛭石可被用作PCM封裝基體。經(jīng)過對改性膨脹蛭石基有機PCM封裝效果的研究,深入分析了封裝作用改善機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),用于有機PC... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相變材料（PCM）分類

第一章緒論6此外，在特定的形狀穩(wěn)定方法中，需要考慮幾個因素來優(yōu)化PCM的能量存儲密度和熱學(xué)性能。例如，在相變微膠囊中，殼材料的囊封效率和機械強度是至關(guān)重要的方面；在使用聚合物基質(zhì)的形狀穩(wěn)定方法中，聚合物的化學(xué)相容性和熱穩(wěn)定性起著關(guān)鍵的作用；對于納米材料負(fù)載的PCM復(fù)合材料，合成路線和孔結(jié)構(gòu)會影響PCM的吸收以及形狀穩(wěn)定性。形狀穩(wěn)定技術(shù)不僅克服了PCM的自身缺陷，而且促進(jìn)了潛熱存儲材料的發(fā)展。圖1-2PCM封裝基體材料分類1.3.3研究現(xiàn)狀在過去十年中，PCM得到了長足發(fā)展,但仍有很多問題需要改善，如穩(wěn)定性差、過冷度高及熱導(dǎo)率低等問題。穩(wěn)定性差導(dǎo)致應(yīng)用中形態(tài)不穩(wěn)定及泄漏，過冷度大不利于在應(yīng)用區(qū)間有效蓄熱和放熱，熱導(dǎo)率低會減小儲熱-放熱速率，這些問題嚴(yán)重限制了PCM的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用（Lin，2018）。針對形態(tài)穩(wěn)定性差的問題，目前主要采用微膠囊化及多孔材料封裝技術(shù)，一定程度上解決了PCM泄漏的問題（Reddy，2018）。在微膠囊技術(shù)中，無機殼體及有機殼體目前均有研究（劉太奇，2010；Drissi，2019）。Sami等（2018）制備了聚苯乙烯基殼材用以包封月桂酸。在最佳條件下，微膠囊的平均直徑約為1.32μm，最大包封率為91.64％，形態(tài)良好并具有高達(dá)167.26J/g的相變潛熱。Zhang等（2010）通過溶膠-凝膠法在不同的pH值下合成了一系列微囊化的二氧化硅（殼）/正十八烷（芯）相變微膠囊。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正十八烷被有效封裝而沒有任何

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）工程碩士學(xué)位論文13本實驗所用到的主要儀器設(shè)備如表2-2所示。表2-2主要儀器設(shè)備及相關(guān)參數(shù)儀器型號廠家電子天平SQP賽多利斯科學(xué)儀器有限公司恒溫加熱磁力攪拌器DF-101S江蘇金怡儀器比表面積分析儀ASAP2460美國麥克公司壓汞儀AutoPoreIV美國麥克公司X射線衍射儀D8ADVANCE德國布魯克公司傅里葉變換紅外光譜儀Spectrum100PerkinElmer公司ICP檢測儀ICPMS-7510日本島津公司熱重分析儀NETZSCHSTA449F5德國耐馳集團(tuán)本章的實驗過程如下所示：改性EVM的制備流程如圖2-1所示，具體步驟如下：（1）首先，將EVM分別放入0.01、0.05及0.1mol/L三種不同濃度的HCl溶液中，并置于65℃的水浴鍋中水浴加熱并攪拌2h，然后用去離子水洗滌并干燥，制備的三種HCl濃度改性EVM分別記作0.01EVM、0.05EVM和0.1EVM.（2）根據(jù)表征結(jié)果選取的最佳酸改性EVM為0.05EVM，然后將0.05EVM放入2mol/LNaCl溶液中進(jìn)行鈉化處理，在60℃水浴鍋中加熱攪拌2h，得到Na-0.05EVM。將獲得的Na-0.05EVM與DTAB溶液（20g/L）混合，并置于65℃水浴鍋中水浴加熱并攪拌2h。所得樣品用去離子水洗滌至未檢測到Br-為止，將有機插層操作重復(fù)三次后，獲得的酸改性有機插層EVM記作0.05-DTAB-EVM。圖2-1改性EVM制備流程圖


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