水合盐储能材料性能研究

【摘要】：相变储能是利用相变材料发生相变过程将能量储存起来,待需要时又将储存的能量释放出来。因此可以解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。相变材料具有储能密度大、蓄放热过程近似等温、过程容易控制等优点。 水合盐通常是中低温相变材料中应用最广的一种,其特点:价格便宜、熔解热较大、较大的导热系数。近20年形成研究热点以来,已经有40多种水合盐相变材料商业化,相继应用在太阳能储存、建筑采暖、日用品等领域。多数水合盐在进行潜热储存和释放时存在相分离、过冷和热循环稳定性下降等问题。在水合盐相变储热材料中加入成核剂和增稠剂是降低无机水合盐过冷度和相分离的有效,也是较经济的措施。 本文进行了大量硫酸铝铵储热体系的成核剂试验,最有效的成核剂配方为氟化钙CaF_21.75wt%+碳粉C0.25wt%,过冷度控制在7—10℃。用差示扫描量热仪(DSC)测试了硫酸铝铵储能材料体系热循环后潜热、熔点的变化;并用X—衍射仪测试了热循环前后储热体系的结构变化;首次用配位滴定AL~(3+)测试了热循环前后硫酸铝铵结晶水含量;以此分析了储热体系热稳定性下降的原因。 硫酸铝铵相变材料通过固—液相变进行热能的储存和释放时,液相的产生必须要有容器盛装。论文研究了四种金属和两种塑料在两种熔融硫酸铝铵储热体系中的抗腐蚀性能。研究表明硫酸铝铵对四种金属都有腐蚀性。由于腐蚀降低相变材料的热稳定性,因此高密度聚乙烯(HDPE)热喷涂于低碳钢表面是封装硫酸铝铵的最佳容器材料。 硫酸铝铵储能材料成核剂的筛选、热循环稳定性能、与容器材料的相容性的研究成果,为它在工业余热废热利用、电力调峰、太阳能的应用等方面提供了必要的实验数据和理论支持。