十水硫酸钠相变储热材料的使用寿命及失效原因

1、维晋资讯 十水硫酸钠相变储热材料的使用寿命及失效原胡季平封银乎郝新民.卄琲省崙学院n然能更硏究所)摘揍 十水馥醱站祀变需轉计料经20血次拍此实輪怎克就甫到10%°差鷄分新炖果良明十琳 承雜钠的覺煥脱求是由卡兀命无水状态分步进野的a li过程的吁谴性便谪村的具有輛当忱妁仗 開舞命.英矢就的療因是无木轨酸餉站块的出观冷却i±快蜻品衣主善以及暑齊梢与曲棣刊时 沉飢 14 维晋资讯 14 维晋资讯 ?1 言在众多的无机水合盐相变悄热材料中， 十水硫酸钠是开展研究最早的一种*目前巳 有用于房屋及温窒储热的若干实验报导，国 外已有商品出售P国外报道的关于十水硫酸 钠相变寿命实验最多达1

2、000次，是由美国 Maria Telkes博士完成的，预测该材料可相 变ZOOO次讥二.实验与分析博宦实瞪进行寿命卖验的赭热材料紀方为*无水 Na2SO438» 成核剂N臨IQ10HQ3%,恳 浮剂4号气相SiQ3轴，HQ48的'* 每愣 料5呃,其容器为密封的08Q圆形有机玻璃盒 (图1人 每次相斐循环约&小时，共进行2002 次相变。相变情况如下表1- ._时同料温变化:監卷试验装程协热过程仝小时17X3*鶴£ 371 恒锻霓冷却过梶讣时號P + L7P 12t 冰箱实验各阶段料温变化曲线见图2 °从图 2可看出150次以前周期较长，以后情况

3、较 稳定。Maria TeJJtesjfl也对習(M)次和 1000 次相变曲线做了比较。经20咙次相变之琦，谏 储热材料熔点从22-8T3下降到22.2K；左右。冷凝厉剩余约2駐升不凝液体*占全部會水 毘的8 %左右&可以込內的相喪材料犠 然可以进行相变，起到储热作用。从扣变曲 贱变化趙势看，这种材料使用寿命将远大于 2000 次 °圈1料趣趙构图墓热分析该担变材料的性质主要是山十水毓酸钠 决定的。在同样的升溫逮率条件下桁变材料 和纯十水硫酸钠的料温曲线很相似，只足因 为其它成份的干扰，曲线的拐点没有地硫猷 钠那么清楚。通过分析硫酸钠的悴性质可以 间接推测相变材料的热行为。

4、成核剂硼砂的 脱水温度比糜敲钠高在相变材料使用 温度范围内不脱水，不妙响对蘸酸钠的分 析舟对十水硫酸钠做的差热分析热谱图中显92示了四个吸热峰I见图3人 第一吸热峰处失 重相当2.9个结品水。第二吸热峰宽丽浑 圆，不易判读.此峰开始形成处失童相当氛1 个结晶水，曲率堆大处失亀相当仁0结晶水. 第三吸热嫌处失水並相当5.1个结晶水。第四 吸热峰处失水重相当1仇0个结晶茨*十水硫酸钠属 单斜晶系大棱晶 休，十个结晶忒以 不同的层决排列于 晶休之中，并处于 不同的能态，因此 受热时是按一定的 顺序脱水的"从表 观失重推测其脱水 顺序为*由1G水硫 感钠至8水，然后 是7水，因了水状悲 不稳

5、.迅速变为首 水*使两峰畫加成 较宽的第二吸热峰 因料温上升很快未显出4水和2水阶段而迅速 脱水成为无水状态，形成第四吸热峰O由上述分折可知，这种相变与一般園体 熔化为液休的相变不同号其本质是十氷硫酸 钠分步脱水并溶解存水中和分子衽硫議抿与M漓子周围重新排列组成十水硫 酸钠的转换过程。这一过程巾右 一系列的中间产物'但井不形应 稳定的化合物,材料各组分何也 不起化学反应，因此这个转换是 完全可逆的，理论匕应可以无限 转换下去。这正是该材斜使用寿 命很长的根本原因所在q但事实上这种材料会逐渐失 效，其甌因为：' 无水硫酸钠结核的出现楼 相变过程中的中间产物之闾转化 并不困难，一旦

6、无水硫戢钠出现 并因某种原因聚集成难熔的结樓时，这部分 硫酸钠再也车会鑒与相变"这一过程是不可 逆的。配料时未磨細的小块无水硫酸钠京整 牛宴验周期内都不发生变化。随着结核的增 多，剩余液体量相应増多，熔点逐渐降低， 储热能力下降，材料也就逐断失效了。 换热逮率过块。当采用如分钟相变一 次的速率时大约200次之后，因不凝液体咼太 多相变实际上已无法进行下去。实验中加热 过猛易于造成无水硫酸钠的出现及结核&冷 却凝固太快会有部分不足于水的晶体迅速被 十水晶体包在中心丽出现部分不凝液体卧剩 金不凝液体反过来也说明部分晶体含有不足 十个站晶水。相变过程不可能是同一速度绝 对均匀的*因

7、此部分不联现象是难以完全魁 免的。如呆换热速率比较緩慢，这种现象就 较轻微并不再发展，在一个时期内剩余液休 盘不再增加*图2中相变15Q次以后的曲线就 变化不大了& 悬浮剂与成核剂沉降*悬浮剂气相二 氧化硅与成核剂硼砂对这种相变材料起看就 要作用。它们因种种原囲而沉降也是材料 失效的原因之一*有人采用降低料层高度. 振动.旋转等措前都是为了抑制其沉降。三"结 语十水硫酸钠相变储热材料在实验条件 14 维晋资讯 铅酸电池在小型风电机组中应用张忠龙（内零:fe兴主黑斯能诉应用研无所）摘真黑罡主箋挥讨辂醴船动蓄电池在小型匱力发电亲忧中座用知現状及布在灼问題”井什对 这蔓何题梶出村应

8、的建玫.-15 维晋资讯 -15 维晋资讯 一*前 言自七十年代中期以来，我国巳硏制出百 瓦级到数千瓦级风力发电机40种左右。百瓦 级微型风力发电机的生产和应用巳收到良好 的效果。目前全国以风力发电机为主机，嵇电池 储能，解决边远地区用户生活用电的独立运 行小型风力发电机组，已发展到70-000多 台“这巳成为农、牧区电力理设中不可忽视 的一环&微型风力发电机的定型产品规格、品种 很多，倶目前与其配套的成功的专用蓄电池 产品较少*主要用铅議起动蓄电池替代。从 实际应用乗看，蓄电池是目前小型凤力发电 机组中的薄舸环节，不利小型风电系统的发 展*本文在对内蒙古兴安盟1,丁00余台小型 风电

9、机组调査的基础上，对铅酸起动蒂电池在小型閃电系统中应用现状及押在问题加以 探讨，旨在为今后储能薔电池的改进，促进 小因电发展提供一点参考U二、铅酸起动蓄电池应用现状在兴安盟现有的1 “DO余个小凤电系统 中所用的蓄电池，全是铅酸起动蓄电池。在形 式上主要以普通的干荷电和湿荷电式为主 硅胶式蕃电池仍在试验阶段在调查中经过抽样检测发现，铅酸起动 蓄电池在小风电系统中应用时，早期性能下 降及早期报废严重，平均寿命不足3年。表 1为抽样检测的结呆。我们还对停用的小风电系统进行了调 查。结果，在被调查的数个小凤电系统中， 约盹以上是由于暮电池的报废或故障造啓 的可见蓄电池对小型风电系统的应用和发 展的影响之大。-15 维晋资讯 -15 维晋资讯 -15 维晋资讯 下相变£000次后90佛的材料耒失效.如用于 太阳房储热按每年自然相变200次，使用10 年后仍将保持其大部分的储热能力。该相变材料失效的原因是加热及冷却 过快造成的无水硫酸期出现井结块*结晶不 完善出现剩余水及悬浮剂和成核剂沉降导致 分层。控制条件避免上述现象发生有助于延 长殍命。* # ft料fjj Dr* Maria Tetkesf *Solar Enerfc Storage". ASH RAE Hefttinf Rcfri- and Ai r -condi i Jour