氧化镁基相变储热材料的掺杂改性研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuzhisuixin
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相变储热材料在缓解能源压力方面发挥着重要的作用,它具有单位重量(体积)储热密度大以及在相变点附近很小的温差范围内进行吸热和放热等优点。本文所研究的是以氧化镁为基体的相变储热材料,氧化镁的熔点较高、有良好的导热性能,且具有多孔结构能够使相变材料分布在孔洞之中。本文研究了以氧化镁为基体,碳酸钠和碳酸钾-碳酸钠共晶盐为相变材料并加入掺杂剂的复合相变储热材料的制备技术。使用天平,游标卡尺,XRD,Tg-DSC和导热仪等对复合相变材料的结构与性能进行了分析,探究掺杂后样品致密度、导热系数和储热密度的变化情况。在Na2CO3/MgO型复合相变储热材料中加入少量的碳化硅后,复合相变材料的储热密度有了明显的提高,在30-800℃的温度区间内储热密度可达1017J/g。添加了少量的氧化铋后,其致密度、导热性能和相变潜热均有不同程度的提高,导热系数最高可达3.6W/mK,储热密度根据不同的添加量在850-910J/g范围内。通过对不同烧结温度下样品的性能进行测试,结果表明添加氧化铋的样品在840℃的温度下进行烧结,其各项性能最佳。在(K2CO3-Na2CO3)/MgO型复合相变储热材料中加入氧化铝和氧化铁后,其性能均呈现下降的趋势。加入少量的氧化铋后,其致密度、导热系数均有所增大,导热系数最高可达2.4W/mK,但相变潜热略有降低。在Na2CO3/MgO型复合相变储热材料中添加金属粉末,以两种不同烧结工艺进行实验。一组在空气气氛下进行烧结,添加少量的铝粉、铁粉和铜粉后导热系数和相变潜热均有所下降,但添加铁粉的样品在30-800℃内储热密度可达1086J/g。另一组在真空的条件下进行烧结,加入铝粉、铜粉的相变储热材料的导热系数增大,相变潜热略有减小,储热密度增大,添加铜粉储热密度在30-800℃的温度区间内分别为1079J/g。但铝粉在670℃会发生相变,因此需进一步探究。添加少量的氧化铋和铜粉均能够有效的改善氧化镁基复合相变储热材料的性能。
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