（高分子化学与物理专业论文）直接接触型有机相变储能材料的研究.pdf

皇当查堂然主兰生笙兰 一 论文题闰：直接接触型有机相变储能材料的研究 专业：高分子化学与物理 硕士生：岳大磊 导师：容敏智教授鬻明秋教授 攘要 藐漂是入类羧班生存鞠蒸礁，毽燕在能量供求之溷喾鬻存在时润土翻空阉 上不匹配的矛盾，这样就滞黉有一种自& 搬热量或冷爨储存起来，在需要时再把 它释放出来的物质，这样的物质就是热能储存材料。热能储存技术的基本类型 弼分为显燕镰存、潜热壤移耱毽学爱疲麓存，其孛漤热德能最具蠢实霹发震蘸 谂，也是目前成用最多和鬣重要的储自& 方式。潜热储能是利用材料在相变时吸 热或放熟来储熊或释能的。所谓相变材料( p h a s ec h a n g em a t e r i a l , p c m ) ，是利 聪在菜一特寇激发下，镑矮产生穗交，耪羧约分子迅速耄袁彦趣无窿豹转交( 菠 之亦然) ，同时伴随着吸热或放热现象。桐变材料的相嶷过程可用来储能和释能， 并且在相变过程中材料近似恒温，以此可恒定体系的温度；同时相变材料在使 麓过程中不发生任楚证学爱盎，不会产：擞 至薅污染。这些褥点搜褥稳交穗辩在 缓解能源危机，提高能源利用率方面得到了很大程度上的应用。 按相变储能材料的相变形式，可分为固一固相变，固一液相变，液一汽相 爱窝霾一汽秘嶷霆类，嚣蘩，霆一滚穗爻糖秘是疆变串提霹藏熬瓣类穗交材 料。使用固一液相交材料的温控系统有很多优点，憾楚固一液相交材料在相交 中有液相产生，具有一定的流动性，因此必须有容器盛装且容器必须密封，以 醣壹澄潺嚣囊镶或污染丽凌，并显容器瓣稳变耱释甏蠹必绥是 蠹鼗瓣，燕之舅 装容器的价格非常昂贵，这一缺点很大地束缚了固一液相变材料谯实际中的应 用。 本喜a 文锋砖澎装稳定豹有橇程交孝孝辩，研究这鍪穰交誊| 辩豹蔫l 餐方法，激 中由大学硕士学位论文 观结构与相变特性，及热与放热特性，及其保持形状稳定、黼老化能力的影响 壤割等，渔文竣蘑款楚攘裂瘸这些凝聚戆摆交秘辩，增热电誉煞系统兹麓热麓 力，降低工程造价，增强其市场竞争力。本论文的创新之处谯于采用直接撩触 型有机相变材料，来解决电蓄热系统所面临的增加储热能力和降低成本之间的 矛詹，势逶过对耀变毒季瓣懿裁参与姆往方瑟数鏊麓簪 突，为褥寒蘧类专孝辩戆蘩 热效率、耐老化性等掇供基础数据，为大规模的推广应用建立基础。采用赢接 热接触型桐变材料不仪可大幅度提离传热效率，也可大幅度减少成本，因为完 全摆袋了容器懿束缚，露容器豹成本 皇莛超过了稠变誊| 凝本身躯裁本。 为此，本工作利用共混、辐射嶷联等方法制锯了直接接触型相变材料，并 通过化学改性、包裹、封闭等手段，增加这些相变材料的稳定性。对于常聪系 统( 承瀑农6 0 1 0 0 ，主要蠲亲鬟貘熬拳) ，选麓有裁摆交搴雩凝6 0 # 石瑟、8 0 # 微晶蜡( 相变温度6 0 8 0 c ) ，通过表面包裹处理以及与l d p e 混炼等书段 使其成为畿接接触型相交储能材料，研究了该相变材料的微观结构与相变性能 淹夔关系，稿示了该搴孝誊尊豹键熬、学热往戆，淡投长麓在承孛使凄浆蘩老纯瞧 能。对于带压系统( 水温在1 2 0 1 4 0 。c ，主要用来供暖) ，利用高分子相变材 料颗粒h d p e ( 相变温度为1 3 0 1 4 0 ) ，通过辎射交联使其成为形态稳定的棚 交瓣辩，疆究了h d p e 颓粒瓣藏鍪方法，蘑述了壤葑交联跌疑添麓无瓿粒孑对 h d p e 本舟的结构与相亵特性的影响，探索了交联h d p e 的热降解特性，使其 适应在水溶液中长期稳定的相变过穰。另外，我们还研究了另处一种相变材料 聚乙燎辩戆骧敖热黪魏羁使露稳定戆。 在本工作中，我们得到了以下主蒙结果： 1 y * 射线辐照可使h d p e 中的无定形部分发生交联，从而在使用温度高 予h d p e 瓣熔点焉爨籀绦特形凝稳突，辐照裁量一般滋2 0 m r a d 舞宣。蔫2 0 的环氧树脂一丙酮溶液对2 0 m m d 剂激辐照后的h d p e 粒子进行表面包裹处理 可防止h d p e 粒子在熔融后粘结，从丽使h i ) p e 可作为直接接触型相交储能材 辩长蘩稳定馕臻。无稷粒子c a c 0 3 靛添热哥适警搀焘作恣p c m 使熏豹h i ) p e 的导热性能，还可以增大h d p e 的密度，c a c 0 3 的填充量以1 0 为佳。 2 6 0 # 石蜡和8 0 # 微晶蜡均为具有类似于低密度聚乙烯结构的饱和链烃 枣分子，稳鞠# 石嫱戆分子量逝8 0 # 徽鑫貉更，l 、。6 0 # 石蟮戆熔点为6 0 。0 6 。c ， _ _ _ | 山大学秧土学位论文 相变潜热为1 9 8 6 j 垃。8 0 栉微晶蜡的熔点为6 2 6 3 。g ，相变潜热为1 8 2 9 j g 。- 2 者均具有较黼的潜热及良好的稳定性，可以作为相黢储能材料在太阳能蓄热和 废熟裁楚等方嚣霞瑶。裙变谤能藜瓣貉尺寸越，l 、趣有秘予寻熬，并曼戳东为裁 变材料的传热介质是! 西耍的。 3 8 0 # 微晶蜡为相变材料，l d p e 为基体承载材料，可以制铸成形状稳寇 静莲一滚鞠变榜藕瑟露为蠢攘接簸黧稳变糖辩使懑。6 0 # 石媾为褥变揍辩， l d p e 为基体承载材料，同样可以制备赢接接触型相燮材料。由予6 0 # 石蜡的 分子量比8 0 # 微晶蜡更小，在长期的相变过程中更襻屡发生工作物质的泄露现 象。练台考虑，班8 0 # 徽鼹媾与l d p e 的重量滋隽7 5 ；2 5 最蕊合逶。 4 聚乙烯蜡实质上就是低分子爨的聚乙烯。聚蒜烯蜡的熔点魁受其分予鬣 影响的，分子量越大，其熔点越高，但熔点最终也姆趋于一定值。选择扬子石 纯聚乙潆靖( y zp e 鼬) 为褪交材料，h d p e 荛基俸零惑耪辩，可殴裁备蠹 接接触型相瀛材料。y zp e w a x 分子激大，相同条件下的老亿必熬率明显小于 8 0 # 微晶蜡糊6 0 # 石蜡。 关键词：戡接接触型相褒储能材料，h d p e ，石蜡，微晶蜡， 聚乙烯蜡 m 童查查兰塑主兰塑鎏兰 一_ w _ - _ m * - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ - - 一 t i t l e ：s t u d y o nd i r e c tc o n t a c t o r g a n i c p h a s e c h a n g e m a t e r i a l s m a j o r ： n a m e ： p o l y m e rc h e m i s t r y a n d p h y s i c s d a l e l y u e s u p e r v i s o r ：p r o f m i n z h ir o n gp r o f m i n g q i uz h a n g a b s t r a c t e n e r g yi st h ef o u n d a t i o no f h u m a n b e i n g ，b u te n e r g yi so f t e nt i m ed e p e n d e n ta n d s p a c ed e p e n d e n t + t h em a i nt a s ko ft h ee n e r g ys t o r a g ei st h e nt oo v e r c o m et h e d i s c r e p a n c i e s b e t w e e n e n e r g ys u p p l ya n de n e r g yd e m a n dt h a t a l ec a u s e db y i n c r e a s i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n t h e r m a le n e r g ys t o r a g e ( t e s ) i ng e n e r a l ，a n dp h a s e c h a n g em a t e r i a l si np a r t i c u l a r , h a v eb e e nam a i nt o p i ci nr e s e a r c hf o rt h el a s t2 0 y e a r s t h ef u n d a m e n t a li d e ao f at e s s y s t e mi st oa i dt h ee n e r g ym a n a g e m e n tb y s t o r i n gt h e r m a le n e r g ya tp e r i o d sw h e n i ti sa b u n d a n t l ya v a i l a b l ea n dt h e nu s i n gi t w h e na n dw h e r ei ti sr e q u i r e d b a s i c a l l y , t h e r ea r et h r e em e t h o d so f s t o r i n gt h e r m a l e n e r g y , i e t h e r m o c h e m i e 娃s e n s i b l ea n dl a t e n th e a ts t o r a g e i nat h e r m o c h e m i c a l h e a t s t o r a g ep r o c e s s t h e r m a le n e r g yi sa b s o r b e do rr e l e a s e d b yb r e a k i n ga n d r e f o r m i n g m o l e c u l a rb o n d si na c o m p l e t e l yr e v e r s i b l e c h e m i c a lr e a c t i o n i na s e n s i b l eh e a ts t o r a g eu n i t ，t h e r m a le n e r g yi ss t o r e db y c h 鹕i n g t h et e m p e r a t u r eo f s t o r em e d i u m , w h i c hc a l lb eal i q u i do ras o l i d t h ea m o u n to f e n e r g ys t o r e di nt h e u n i td e p e n d so nh e a tc a p a c i t yo f t h em e d i u m , t e m p e r a t u r e c h a n g e s a n dt h ea r n o r n t o ft h e s t o r a g em a t e r i a l i nt h el a t e n ts t o r a g e ，t h e r m a le n e r g yi sa c c u m u l a t e db y m e a n so f ar e v e r s i b l ec h a n g e p h a s eo c c u r r i n gi nt h em e d i u m i nf a c t ，t h el a t e n th e a t o fm o s tm a t e r i a l si sm u c h h i g h e rt h a nt h e i rs e n s i b l eh e a t ，t h u sr e q u i r i n gam u c h s m a l l e rm a s so f s t o r a g em e d i u mf o rs t o r i n ga n dt h e nr e c o v e r i n gag i v e na m o u n to f i v ! ! ! 圣堂鎏主兰篓篓兰 _ - _ w h _ _ _ _ _ _ w m _ v 。一。 t h e r m a le n e r g y p h a s ec h a n g em a t e r i a l s ( p c m s ) a t ep r i m ec a n d i d a t e st o b eu s e da s s t o r a g e m e d i ab e c a u s eo f t h e i rs u p e r i o re n e r g ys t o r a g ec a p a c i t y t h e r ea r ef o u rm a i nt y p e so fp c m s ：g a s - l i q u i d ，s o l i d g a s ，s o l i d - l i q u i d a n d s 0 1 i d s o l i d s o l i d 1 i q u i dt r a n s f o r m a t i o ni s m o s to f t e nu s e dt oa v o i dl a r g ep r e s s u r e v e s s e l sr e q u i r e df o rv a p o r i z a t i o no rs u b l i m a t i o n 。s o l i d - l i q u i dp h a s ec h a n g e m a t e r i a t h a sm a n ya d v a n t a g e s b u tt h e r ei sl i q u i dp h a s ei nt h ep h a s ec h a n g ep r o c e s s ，s ow e m u s tp a c kt h es o l i d - l i q u i dp h a s ec h a n g em a t e r i a li nv e s s e l st op r e v e n tt h el i q u i d f r o m l e a k i n g 。曩砖v e s s e lm u s t b e i n e r tt ot h ep c ma n dt h ev e s s e lt op a c kt h ep c m i s v e r ye x p e n s i v e ，w h i c hr e s t r i c tt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no fs o l i d f i q u i dp h a s ec h a n g e m a t e r i a l t h e c r e a t i v i t yo f t h e t h e s i si st h a tw ef o c u s 雌d i r e c tc o n t a c to r g a n i cp h a s ec h a n g e m a t e r i a l s t h a ti st os a y , w en e e dn o tv e s s e l st op a c kt h ep c m s ow ec a nn o to n l y e n h a n c et h eh e a tt r a n s f e r , b u ta l s or e d u c et h ep r i c em u c h , a s t h ev e s s e li so f t e nm o r e e x p e n s i v et h a n t h ep c mi t s e l f i nt h ec u r r e n t v o r k ，w ec h o o s eh d p e ，6 0 # p a r a f f m , 8 0 # m i c r o c r y s t a l l i n ew a x a n d p o l y e t h y l e n ew a x a ss t u d i e do b j e c t s w em a n u f a c t u r e d i r e c tc o n t a c to r g a n i cp h a s ec h a n g em a t e r i a l st h r o u g hb l e n d , r a d i a t i o na n da n yo t h e r m e t h o d , a n dw e e n h a n c et h es t a b i l i t yo ft h ep c m s b yw a y o f p a c k a g e ，o b t u r a t i o n a n dc h e m i c a lm o d i f i c a t i o n w es t u d yt h em e t h o do f p r o d u c i n gt h ed i r e c tc o n t a c t p h a s ec h a n g em a t e r i a l s , t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm i c r o s t r u c t u r ea n dp h a s ec h a n g e c h a r a c t e r i s t i c s , h e a tt r a n s f e rp r o p e r t ya n dt h ea g i n gc h a r a c t e r i s t i c ，e t c 。t h em a i n r e s u l t sa r es m n m a r i z e da sf 0 1 1 0 w ： 1 p a r t i c l e so f h d p ec a l lb es h a p es t a b i l i z e dt h r o u g h y - r a yr a d i a t i o n , 2 0 m r a d s r a d i a t i o ni n t e n s i t yi sb e t t e r d i s p o s a lb y2 0 e - 5 1 - a c e t o n es o l u t i o nc a np r e v e n t 2 0 m r a dh d p ef r o mf e l t i n ga f t e rm e l t i n g s oi tc a nb el o n gt e r mu s e da sp c m w e c a ne n h a n c et h eh e a tt r a n s f e ra n dd e n s i t yo fh d p e b ya d d i n gc a c 0 3p a r t i c l e s t h e p r o p e r a m o u n to f c a c 0 3f i l l e di n j d p 嚣i st0 。 2 6 0 # p a r a f f i na n d8 0 # m i c r o c r y s t a l l i n ew a x h a v et h es i m i l a ra l k a n es t r u c t u r e ，b u t 6 0 # p a r a f f i n s m o t e c u l a rw e i g h ti s s m a t t e r 6 0 # p a r a f f i n sm e l t i n gt e m p e r a t u r e i s 6 0 + 0 6 。ca n d8 0 # m i c r o c r y s t a l l i n ew a x si s6 2 。6 3 ，t h e yb o t hh a v e h i g hl a t e n th e a t a n dg o o ds t a b i l i t y , s ot h e yc a nb eu s e da sp c m s i ti se a s i e rt ot r a n s f e rh e a ti ft h e v 妻塑查篓逐圭兰堡笙兰一 p c m ss 眭ei ss m a l l e r a n di ti sn e c e s s a r yt ou s ew a t e r a st h eh e a tt r a n s f e rm e d i a 3 w ec a r lu s e8 0 # m i c r o c r y s t a l l i n ew a x a sad i s p e r s e dp h a s ec h a n g em a t e r i a la n d 黜l d p e a sa s u p p o r t i n gm a t e r i a lt op r o d u c e af o r m - s t a b l ep h a s ec h a n g em a t e r i a l w h i c hc a l lb eu s e da sd i r e c tc o n t a c tp h a s ec h a n g em a t e r i a l i ti s t h es a m ew i t h 6 0 # p a r a f f i n b e c a u s e6 0 # p a r a f f i n s m o l e c u l a r w e i g h t i s s m a l l e r , t h ew o r k i n g s u b s t a n c ei se a s i e rt ol e a kf r o mt h ec o m p o s i t ei nl o n gt e r m p h a s ec h a n g er e c y c l e i n g e n e r a l ，t h a tt h ew e i g h tr m i oo f8 0 # m l c r o c r y s t a l l i n ew a x a n dl d p ei s7 5 ：2 5i s p r o p e r 4 。i nf a c t p o l y e t h y l e n ew a x i sl o wm o l e c u l a rw e i g h tp e t h et e m p e r a t u r eo f p o l y e t h y l e n ew a x sm e l t i n gt e m p e r a t u r ed e p e n d s 0 ni t sm o l e c u l a r w e i g h t 。t h eb i g g e r i t sm o l e c u l a rw e i g h t ，t h eh i g h e ri t sm e l t i n gt e m p e r a t u r e b u ti nt h ee n di tl e a d st oa s e t t l e dt e m p e r a t u r e 。w et a r tm a k ed i r e c tc o n t a c tp h a s ec h a n g em a t e r i a lu s i n gy z p e w a xa n dh d p e 。i nt h es a n l ec o n d i t i o 札t h ew e i g h tl o s so fy zp e w a x h d p e c o m p o s i t e i sm u c hl e s st h a nt h a to f 6 0 a p a m f f ma n d 9 0 # m i c r o e r y s t a l l i n ew a x 。 k e y w o r d s ：d i r e c tc o n t a c tp h a s ec h a n g em a t e r i a l , p a r a f f i n , m i e r o c r y s t a l l i n ew a x ， p o l y e t h y l e n ew a x , h d p e v l 中n 丈学撷七学褪论i 叟 l 。1 概况 第1 豪前言 能源是人类赖以生存的基础，但魑柱能量供求之间常常存在时瞄上和空涮上 不匹配的矛鹰，在许多情况下人们还不戆做到合理刹用能源。例如，电力负荷的 蜂谷差、太辍麓蠢蔑麓静阅豫牲、工建窑炉静藩薪运行等，这襻就鬻要畜一释豫 储水池储水一样把热量或冷量储存起来，在需要时辩把它释放出来的物质，这样 的物质叫熟能储存材料。幽于储能技术w 解决这些矛艚，因而是撼瀚能源利用漆 豹青装手段。入髓薅熟麓储存褚糕静试谈爱疆究莰蕊逶尼卡军静事壤，霆基于它 的应用十分广泛，已成为种日益受到人们重视的新材料。 热锈存储( t h e r m a le n e r g ys t o r a g e ，t e s ) 是近二“卜年来国内外模能源利用矧 税瓣稀擎方蔼开发磷究卡努活跃翡领域，舞f i g1 - l 嚣示，在热毙荐谵系统中， 储能材料的逡择与热交换鼗置的发展娥鼹重要的两个方面。 f i g i - 1a r e a so f r e s e a r c hi nt h e m m _ l s t o r a g e 黟s t e m s t l 中山大学碗l 学位论文 热能储存技术的基本类型可分为显热储存、潜热储存和化学反应储存。化 学反应储能是利用可逆化学反应的反应热来进行储能的，这种方式的储能密度虽 然较大，但是技术复杂并且使用不便，目前仅在太阳能领域受到重视，离实际应 用尚较远。显热储存是利用材料所固有的热容进行的，显热储存时，储存材料的 温度随储存的能量而变化。潜热储存则利用了材料的相变来储存能量。单位质量 物质相转变过程所吸收或释放的能量，称为相变潜热。把相变物质视为一热力学 体系，相变潜热在数量上等于相变过程中体系焓的变化，即相变焓h 。： h ”= t ”o a s ( 式1 一1 ) 式中，m 为相变焓，t 订为相变温度，a s 。为相变熵。式1 1 表明相变过程中体系 的焓的变化来自体系的熵的变化，即相变前后物质分子运动自由度的变化。分子 运动自由度的变化愈大，则相变焓和相变潜热愈大。相变潜热和相变温度有关， 在相同的相变熵的情况下，相变温度愈高，相变潜热愈大。 显热储存与潜热储存材料的一些典型性能数据列于t a b l e1 - 1 。从中可以看 到，对于储存1 0 6 k j 能量和温度变化范围为1 5 k 的情况下，潜热储存材料具有较明 显的优势。 低温水是一种很好的显热储存材料，它具有较高的比热，价廉，环保，使 用广泛【2 l 。并且，由于相对较简单，已有大量发表的数据可用来进行水储能技术 的设计。但由于其蒸汽压较高，在高温下的应用需要昂贵的耐压容器。显热储存 材料中另一种常用材料是以石油为基础的油类，它们可以在较高的温度下使用 ( 3 0 0 。c ) 。但油的缺点是比热较低，系统需要密封和隔绝空气，而且保温性要 求高，造成整个系统的成本增加。并且，在使用过程中的安全性、环保性等方面 均不如水。 为此，利用潜热储能技术则又受到该领域研究者的重视。它是利用材料在相 变时吸热或放热来储能或释能的，这种材料不仅能量密度较高，而且所用装置简 单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。另外，它还有一个很大的优点： 即这类材料在相变储能过程中，材料近似恒温，可以以此来控制体系的温度。在 这三大类储能材料中，潜热储能最具有实际发展前途，也是目前应用最多和最重 要的储能方式，在储能技术领域占有极其重要的地位。特别是在太阳能利用方面， 开展了大量的利用相变材料进行潜热储能的研究3 1 。近几十年来，关于相变储能 2 中山大学硕士学位论文 材料的研究是国际上一个普遍关注的课题，推动这。研究的一个重要原因在一f - n 索解决能源紧缺的可能途径。所谓相变材料( p h a s ec h a n g em a t e r i a l ，p c m ) ，是 利用在某一特定温度下，物质产生相变，物质的分子迅速由有序向无序的转变( 反 之亦然) ，同时伴随着吸热或放热现象。利用相变潜热储存能量通常比显热储能 更具优越性( 见t a b l e1 - 1 ) 。相变材料的相变过程可用来储能和释能，并且在相 变过程中材料近似恒温，以此可恒定体系的温度；同时相变材料在使用过程中不 发生任何化学反应，不会产生任何污染。这些特点使得相变材料在缓解能源危机， 提高能源利用率方面得到了很大程度上的应用1 4 ”。 t a b l e1 - 1 各种热储存介质的比较( 储存能量：1 0 6k j ，或3 0 0k w h ，温差a t = 1 5 k ) 热储存材料 性能显热储存相变材料 岩石水有机物无机物 熔融潜热( k j k g ) 1 9 02 3 0 比热( k j k g ) 1 o4 22 o2 0 密度( k g m 3 ) 2 2 4 01 0 0 08 0 01 6 0 0 储存物质质量( 蚝) 6 7 0 0 01 6 0 0 05 3 0 04 3 5 0 相对质量 1 541 2 51 0 储存体积( m 3 )3 01 66 62 7 相对体积 1 16 2 51 _ 0 1 2 相变材料 1 2 1 相变材料的分类 1 9 8 3 年a b h a t h 为热能存储材料做了个分类，如f i g1 2 所示。相变储热材 料的种类很多，从材料的化学组成来看，可分为无机及有机材料两类；从储热的 温度范围来看，可分为高温、中温及低温等类型。储热过程中，按相变储能材料 巾山大学硕士学位睑文 的相变形式，又可分为固一固相变，固一液相变，液一汽相变和固一汽相变四类。 固一汽和液一汽相变虽然可以储存较多热量，但因气体占有的体积大，使体系增 大，设备复杂，所以一般不用于储热。目前国际上有关固一液和固一固的相变材 料研究比较多8 ，9 1 。作为相变材料，需要有如下要求伽：( 1 ) 具有合适的相变温度； ( 2 ) 具有足够大的相变潜热；( 3 ) 良好的导热性能；( 4 ) 在相变过程中不发生熔析 现象，以免导致相变介质化学成分的变化；( 5 ) 相变时不发生过冷现象( 或过冷 度很小) ，性能稳定：( 6 ) 相变的可逆性好；( 7 ) 不易燃；( 8 ) 低蒸气压；( 9 ) 体积 膨胀率较小；( 1 0 ) 无毒性和腐蚀性；( 1 1 ) 原料价廉易得。 |f i 眚能材料l 面潴f 厂谣漱 厂戈纛蕊酊1 _ = = = = 二= = e = = = = 二= 一 l 液一汽相变俄固一汽相变l | 国一液相变一固一固相变| i = = 辛。2 。2 2 兰言墨三互二= ： l 有机材料 i羌机材料l f i g1 - 2c l a s s i f i c a t i o no f e n e r g ys t o r a g em a t e r i a l s l l 】 1 2 1 1 固一液相变储能材料 固一液相变材料在温度高于相变点时，吸收热量，物相由固态变为液态，当 温度下降，低于相变点时，放出热量，物相又由液态变为固态，可以重复多次使 用。它具有成本低，相变潜热大，相变温度范围较宽等优点。 i 无机类 无机类固一液相变储能材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类 等。其中最典型的是结晶水合盐类，它们有较大的溶解热和固定的熔点( 实际是 脱出结晶水的温度；脱出的结晶水使盐溶解而吸热，降温时其发生逆过程，吸收 结晶水而放热) 。这类物质用得较多的是碱金属和碱土金属的硫酸盐、磷酸盐、 4 尘些奎兰堡主兰竺堡兰一 卤化豁、醋酸盐、硝酸盐、碳酸盐等盐类的水合物。t a b l e1 - 2 给出了可作为相变 材料使用的一些无机物的基本信息。 t a b l e1 - 2 i n o r g a n i cs u b s t a n c e s w i t hp o t e n t i a lu s ea sp c m c o m p o u n dm e l t i n g h e a to ft h e r m a ld e n s i t y t e m p e r a t u r e f u s i o n c o n d u c t i v i t y ( k g l m 3 ) ( ) ( k j k g ) ( w ，m k ) h 2 0 o 1 i3 3 3 t 1 106 1 2 ( 2 0 c ) 1 1 9 9 8 ( 2 0 。c ) 1 3 3 4 1 1 】 0 6 1 ( 3 0 。c ) 1 1 】 9 1 7 ( 0 。c ) 1 1 2 n a o h 7 1 1 2 0 1 5 4 【1 2 1n ，a r l a r l a z n c l 2 3 h 2 0 1 0 t 1 3 1n a n a n a k 2 h p 0 4 6 h 2 0 1 3 e 1 3 1 n a n a n a n a 2 c r 0 4 1 0 h 2 0 1 8 1 3 1i l a n a n a k f - 4 h 2 0 1 8 5 1 1 】2 3 1 【1 】n a 1 4 4 7 ( 2 0 * c ) 1 1 1 4 5 5 ( 1 8 。c ) i 1 m n ( n 0 3 h 6 h 2 0 2 5 8 【1 4 11 2 5 9 【1 5 1n a 1 7 3 8 ( 2 0 。c ) 1 5 1 1 4 2 8 ( 4 0 。c ) 【1 5 1 1 7 9 5 ( 5 * c ) 1 1 5 1 c a c l 2 6 h 2 0 2 9 【1 6 , 1 7 1 9 0 8 1 1 6 ，1 7 】 o 5 4 0 ( 3 8 7 、【1 6 , 1 7 】1 5 6 2 ( 3 2 c ) 1 6 , 1 7 1 2 9 2 【1 2 】1 7 1 1 , 1 8 1 o 5 6 1 ( 6 1 2 1 ( 1 7 1 1 4 9 6 1 1 1 2 9 6 t i l l1 7 4 4 1 1 9 1 0 8 8 ( 2 3 c ) i 1 6 , 1 7 1 18 0 2 ( 2 4 4 c ) 1 6 , 1 7 1 2 9 7 【1 , 1 8 j1 9 2 1 1 1 1 7 1 0 ( 2 5 c ) 1 1 1 l i n 0 3 3 h 2 0 3 0 1 1 1 12 9 6 1 1 1n a n a n a 2 s 0 4 1 0 h 2 0 3 2 4 g l2 5 4 【t j s o 5 4 4 【1 11 4 8 5 t q 3 2 2 0 12 5 1 1 【1 9 11 4 5 8 1 1 9 1 n a 2 c 0 3 - 1 0 h 2 0 3 2 3 6 1 9 12 4 6 5 【1 9 1i l a 1 4 4 2 1 9 1 3 3 1 1 , 1 2 12 4 7 1 1 1 c a b r 2 6 h 2 0 3 4 1 2 , 1 6 , 1 7 11 1 5 5 【1 6 ，1 7 】 r l a 1 9 5 6 ( 3 5 。c ) 1 6 , 1 7 1 ! ! ：坐奎兰堡主兰垡丝兰 2 1 9 4 ( 2 4 。c ) 1 6 , 1 7 l n a 2 h p 0 4 1 2 h 2 0 3 5 5 1 1 3 1 2 6 5 1 9 1 r l a 15 2 2 t 1 9 1 3 6 1 9 12 8 0 l 3 5 1 1 , 1 8 2 8 1 t 1 8 】 z n ( n 0 3 ) 2 6 h 2 0 3 6 1 2 ，1 6 , 1 7 11 4 6 。9 1 61 7 0 4 6 4 ( 3 9 9 、1 1 6 , 1 7 18 2 8 ( 3 6 * c ) 1 6 , 1 7 j 3 6 4 【1 , 1 8 1 4 7 1 , 1 8 1 0 4 6 9 ( 6 1 2 1 1 2 】1 9 3 7 ( 2 4 c ) 1 6 , 1 7 】 2 0 6 5 ( 1 4 c ) 1 1 n a 2 h ) 0 4 7 h 2 0 4 8 1 2 1n a n a n a n a 2 s 2 0 3 5 h 2 0 4 8 1 - “1 3 12 0 1 1 】n a 1 6 0 0 1 】 4 8 4 9 1 9 12 0 9 3 1 1 9 1 1 6 6 6 1 9 1 n a ( c h 3 c o o ) 5 8 1 1 12 6 4 2 0 n a 1 4 5 0 1 1 1 3 h 2 0 5 8 4 2 0 2 2 6 1 1 1 1 n a o h6 4 3 l l l 】 2 2 7 6 1 1 1 1n a 1 6 9 0 t 1 1 1 n a 2 p 2 0 7 1 0 h 2 0 7 0 1 “11 8 4 1 1 1 1 n a b a ( o h ) 2 8 h 2 0 7 8 i , 1 l ，1 2 ， 2 6 5 7 【1 6 , 1 7 1 0 6 5 3 ( 8 5 7 、f 1 6 , 1 7 11 9 3 7 ( 8 4 4 c ) t 1 6 , 1 7 1 1 6 ，1 7 】 2 6 7 1 1 】 0 6 7 8 ( 9 8 2 、 1 刀2 0 7 0 ( 2 4 0 ) 1 6 , 1 7 1 m g ( n 0 3 ) 2 6 h 2 0 8 9 【1 1 , 1 6 , 1 7 116 2 8 1 7 】 0 4 9 0 ( 9 5 0 ) 1 1 6 , 1 7 1 5 5 0 ( 9 46 c ) 1 6 , 1 7 1 9 0 1 2 ，1 3 11 4 9 5 【1 1 】 o 5 0 2 ( 11 0 ( 2 ) 1 7 1 16 3 6 ( 2 5 。c ) 1 1 6 , 1 7 1 0 6 6 9 ( 5 5 6 、 1 7 1 1 6 4 0 1 1 1 ( n h o a i ( s 0 4 h 9 5 1 1 1 , 1 3 2 6 9 1 1 1n a n a 6 h 2 0 m g c l 2 6 h 2 0 11 7 1 1 6 , 1 7 11 6 8 6 1 1 6 , 1 7 1 0 5 7 0 ( 1 2 0 c ) 【1 6 ，1 7 11 4 5 0 ( 1 2 0 c ) 【1 7 】 1 1 5 1 3 】1 6 5 1 , 1 1 1 0 5 9 8 ( 1 4 0 。c ) 1 7 11 4 4 2 ( 7 8 * c ) 1 】 1 1 6 1 1 1 0 6 9 4 ( 9 06 c ) t 1 6 ，1 7 11 5 6 9 ( 2 0o c ) 1 1 6 , 1 7 1 0 7 0 4 ( 1 1 0 * c ) t 1 7 11 5 7 0 ( 2 0 * c ) 1 1 n a n 0 3 3 0 8 【2 1 11 9 9 f 2 1 1o 5 2 1 】2 2 5 7 【2 1 1 k n 0 13 3 3 2 l 】2 6 6 2 1 】 k o h3 8 0 2 1 】1 4 9 7 2 1 】o 5 1 2 1 12 0 4 4 2 1 1 n a c l8 0 2 2 1 】4 6 6 7 【2 1 】5 【2 1 12 1 6 0 2 1 1 6 中山大学硕士学位论文 n a 2 c 0 3 8 5 4 2 j2 7 5 7 2 1 l 2 2 1 】2 5 3 3 2 1 j lk z c 0 3 8 9 7 2 1 】2 3 5 8 2 1 1 2 2 1 】2 2 9 0 f 2 1 】 n & ：n o ta v a i l a b l e 结晶水合熬类通常是中、低温相变储能材料中的骥要一类，主鬻应用于太阳 麓鼯存矮蠛，这类德能零孝糕骞疆一f 尼令德点；篌露菠滏广、导蒸系数大( 与鸯壤 类相变材料相比) 、溶解热较大、单位体积的储热密艘大、一般量中性、价格较 便宜。但是，这类材料通常存在着两个闯题：一是过冷现象，即物成冷凝到“冷 凝点”随著不结鑫，蔼矮戮“冷凝点”苏下鹣一定瀑发辩方开始络菇。二是凄瀵 相分离。当渝度上升时，它们所释脱出来的结晶水的数量不是以溶解所有的非晶 态固体脱水赫( 或低水合物盐) 。由于密度的差异，这些未溶脱水龇沉降到容器 瓣痣部。在遴穗交遂翟中，帮温菠下薄时，沉