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活性炭基Na_(3)PO_(4)低温化学蓄热复合材料的制备及性能研究

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工程热物理学报 2023年第11期44卷 3046-3051页

作者：林树森邓立生吴佳涛李军黄宏宇中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学能源科学与技术学院广州510640

Na_(3)PO_(4)作为化学蓄热材料具有蓄热温度低、蓄热密度高以及价格便宜等优点,在太阳能低温蓄热方面具有良好的应用前景,但是纯材料易潮解的问题限制了它的应用。本文以活性炭作为多孔基体制备了负载量(质量分数w)分别为0.3、0.5、0.8... 详细信息

Na_(3)PO_(4)作为化学蓄热材料具有蓄热温度低、蓄热密度高以及价格便宜等优点,在太阳能低温蓄热方面具有良好的应用前景,但是纯材料易潮解的问题限制了它的应用。本文以活性炭作为多孔基体制备了负载量(质量分数w)分别为0.3、0.5、0.8的活性炭基Na_(3)PO_(4)(R-AC@Na_(3)PO_(4))复合材料,并对其进行形貌结构表征和蓄热性能研究。研究结果表明,在环境温度为30℃以及相对湿度为60%的条件下,活性炭的加入能够大幅提高复合材料的水合速率,在Na_(3)PO_(4)负载量为0.3、0.5、0.8时,复合材料达到水合平衡时间仅为纯材料的30%、35%、40%;复合材料的蓄热密度随着负载量的增加而上升,在0.8的负载量时,可达到675 J·g^(-1)最大蓄热密度,为纯材料的70%。研究为低温化学蓄热材料的研发提供了一定的参考。

关键词：化学蓄热磷酸三钠水合速率蓄热密度

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国外动态

现代化工 1993年第9期 43-46+28页

利用普通变形杆菌将煤液化成油据美国橡树岭国立试验室Charles Scott报道,生活在人肠道中的细菌产生的酶可用于将煤分解成油的系统,且方法简单,成本亦低。他们发现的这种系统能将2/5的煤原料液化成油,而固体残留物仍能用作燃料,所以没... 详细信息

利用普通变形杆菌将煤液化成油据美国橡树岭国立试验室Charles Scott报道,生活在人肠道中的细菌产生的酶可用于将煤分解成油的系统,且方法简单,成本亦低。他们发现的这种系统能将2/5的煤原料液化成油,而固体残留物仍能用作燃料,所以没有一点浪费。已有的煤液化法需要500℃高温和

关键词：催化剂有机溶剂硅烷有机硅化合物完全生物降解塑料蓄热密度国外动态

利用提钒尾渣和石墨制备高温显热蓄热材料的研究

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钢铁钒钛 2020年第6期41卷 52-59页

作者：朴荣勋李轩李国伟赵俊全罗卫东邓莉云郭安芬攀枝花学院四川攀枝花617000 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室四川自贡643000 重庆理工大学重庆400054

以提钒尾渣为初始原料,经碳热还原除铁处理后得到的提铁尾渣为主要原料,石墨材料为改性剂,采用粉末冶金方法进行了高温显热蓄热材料制备的试验研究。XRD物相分析结果表明,蓄热材料的主要物相包括Na6.65Al6.24Si9.76O32、多元素组成的铝... 详细信息

以提钒尾渣为初始原料,经碳热还原除铁处理后得到的提铁尾渣为主要原料,石墨材料为改性剂,采用粉末冶金方法进行了高温显热蓄热材料制备的试验研究。XRD物相分析结果表明,蓄热材料的主要物相包括Na6.65Al6.24Si9.76O32、多元素组成的铝硅酸盐、钛铁矿以及石墨。随着石墨含量的增加,蓄热材料密度和硬度均有下降趋势,而导热系数呈增长趋势。DSC测试结果表明,在500℃以上的中高温区域比热容数值较高。蓄热密度计算结果表明,在500~750℃范围内,显热蓄热材料蓄热密度为223 k J/kg,蓄热量为0.062 k Wh/kg,1 000 k Wh所需质量为16 000 kg。本研究制备的蓄热材料在500℃以上的温度范围内具有良好的蓄热能力,适用于高温蓄热系统当中。

关键词：提钒尾渣石墨显热蓄热材料比热容蓄热密度

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新型陶瓷换热器用蓄热材料的选择

耐火材料 2004年第3期38卷 208-210页

作者：李爱菊张仁元王毅广东工业大学材料与能源学院广州510090

综述了陶瓷换热器用蓄热体材料的基本性质 ;从材质和形状两个方面详细探讨了蓄热体对陶瓷换热器的热工性能、使用寿命和烟气余热回收率的影响 ,并给出选择合适蓄热体的一些建议 ;同时 ,总结了现有蓄热体的一些性能参数 ,为陶瓷换热器的... 详细信息

综述了陶瓷换热器用蓄热体材料的基本性质 ;从材质和形状两个方面详细探讨了蓄热体对陶瓷换热器的热工性能、使用寿命和烟气余热回收率的影响 ,并给出选择合适蓄热体的一些建议 ;同时 ,总结了现有蓄热体的一些性能参数 ,为陶瓷换热器的设计提供了必要的物理。

关键词：陶瓷换热器蓄热材料工业炉热导率耐火度蓄热密度

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蓄热式电锅炉效能测试方法

电测与仪表 2018年第15期55卷 144-146页

作者：魏剑啸徐亮陈晨许继集团有限公司河南许昌461000

针对蓄热式电锅炉能效无法有效评测的问题,提供了一种综合能效测试方法,适用于100 k W以下电阻直热式锅炉、电极式锅炉、电磁式热水锅炉、3立方米以下相变蓄热单元等电加热锅炉系统,通过对蓄热式电锅炉蓄热单元蓄热时间、释热时间、蓄... 详细信息

针对蓄热式电锅炉能效无法有效评测的问题,提供了一种综合能效测试方法,适用于100 k W以下电阻直热式锅炉、电极式锅炉、电磁式热水锅炉、3立方米以下相变蓄热单元等电加热锅炉系统,通过对蓄热式电锅炉蓄热单元蓄热时间、释热时间、蓄热量、释热量、释蓄热量比、蓄热速率、释热速率等指标进行测量计算,解决实际应用过程中电蓄热锅炉系统能效对比评价的问题,可以对蓄热式锅炉产品的设计和优化提供参考。

关键词：电锅炉效率锅炉能效测评蓄热量释热量蓄热密度蓄热速率释热速率

金属有机骨架-水体系热化学储能材料性能强化研究

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金属有机骨架-水体系热化学储能材料性能强化研究

作者：娄兰亭中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)

学位级别：硕士

随着社会发展,能源的高效清洁利用正变得愈加重要,热化学储能正成为解决能源危机和能源高效利用问题的重要方案之一。吸附式热化学储能方案具有储能密度大、热损失小、满足长周期储热和远距离热输送需求等优点被广泛关注。在吸附式热化... 详细信息

随着社会发展,能源的高效清洁利用正变得愈加重要,热化学储能正成为解决能源危机和能源高效利用问题的重要方案之一。吸附式热化学储能方案具有储能密度大、热损失小、满足长周期储热和远距离热输送需求等优点被广泛关注。在吸附式热化学储能材料中,金属有机骨架材料（MOFs）凭借着丰富可调的孔隙结构、灵活的可官能团化、优异的吸附性能和巨大的表面修饰改进潜力被广大学者所关注。水是最绿色环保的吸附工质之一,以MOFs材料和水作为吸附式热泵储能工质对正成为当前的研究热点。本文主要研究内容和结论如下:（1）通过文献调研和相关资料查阅,分析已报道的MOFs材料的结构及水吸附性能数据,并通过数值拟合构造出构效关系表达式。对比分析水吸附量较高、吸水性评价较好、吸附滞后性较佳和结构稳定性优秀的材料,最终依据较大的孔容、适合的电荷分布以及相匹配的孔径,选取待研究的材料。通过材料试制与表征评定,确定了酸环境、合成条件、官能团、包覆结构、有机配位体优化、扩容优化和无机盐浸渍优化等针对水吸附工况下的优化参数及优化方法。（2）制备了 MIL-101（Cr）材料。所制备的材料在比表面积、孔体积、最大水吸附量均较高情况下,水扩散系数依然保持较高水平。最大水吸附量约为1581.2542 mg/g,该水平在相关研究中具有优势。研究了金属离子置换方法对金属有机骨架水吸附性能的影响,结果显示Mg离子对铬基金属有机骨架材料的离子置换后,可使MIL-101（Cr）材料的亲水性得到提高。在铬与镁离子的物质的量比为1:4时,可获得性能优异的一种铬基复合金属有机骨架材料MIL-101（Cr Mg）。（3）在MIL-101（Cr）材料中加入适量的酸化过后的多壁碳纳米管和氯化钙晶体,可以显著提高材料的水吸附性能。此次研究中最佳盐浓度约为27.3%,理论上每摩尔MIL-101（Cr）材料掺杂约3 g的酸化多壁碳纳米管可以达到优秀的水吸附性能,其蓄热密度可以达到450kWh/kg。碳纳米管-氯化钙-MIL-101（Cr）复合材料在低水分压下具有优异的水吸附能力和最大水吸附能力,且制备成本低、稳定性好、蓄热密度高。可以成为未来吸附式热泵材料的优秀备选材料。（4）探索了亲水性官能团改性、苯甲酸晶体改性、离子液体吸水性改性的改进方法。发现了亲水性官能团对材料低水分压下水吸附量的改进作用,苯甲酸对晶体规则度和水吸附性能的改进潜力和亲水性离子液体对有机金属骨架包覆的改进潜力。

关键词：金属有机骨架材料热化学储能水吸附性能优化蓄热密度

Al-Si/Al2O3高温复合相变蓄热材料的制备与性能研究

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Al-Si/Al2O3高温复合相变蓄热材料的制备与性能研究

作者：焦勇西安建筑科技大学

学位级别：硕士

蓄热材料包括显热蓄热材料、相变蓄热材料、化学反应蓄热材料。相变蓄热是利用相变材料发生相变时吸收和放出热量的原理来蓄热的，具有单位重量(体积)蓄热密度大，吸放热时温度恒定等优点。目前广泛应用于太阳能热发电、工业余热回收等... 详细信息

蓄热材料包括显热蓄热材料、相变蓄热材料、化学反应蓄热材料。相变蓄热是利用相变材料发生相变时吸收和放出热量的原理来蓄热的，具有单位重量(体积)蓄热密度大，吸放热时温度恒定等优点。目前广泛应用于太阳能热发电、工业余热回收等领域。由于相变材料，特别是高温相变材料的强腐蚀性限制了其应用范围，因此将高温相变材料与耐腐蚀性好的基体材料进行复合是高温相变材料的研究方向之一。本文采用混合烧结法制备出了一种新型金属/陶瓷基(Al-Si/AlO)高温复合相变蓄热材料。系统地研究了Al-Si/AlO复合相变蓄热材料的制备工艺过程，分析了原料配比、成型压力、保压时间、烧结温度、保温时间等因素对复合相变蓄热材料性能的影响。并研究了Al-Si/AlO复合相变蓄热材料成型工序中添加剂、加压速度、脱模压力、坯体密度均匀性等因素对其性能的影响。对制备的Al-Si/AlO复合相变蓄热材料进行微观组织分析，热重(TG)分析，差示扫描量热分析(DSC)以及相变潜热、蓄热密度和导热系数分析与计算，并对其进行热循环测试。结果表明，制备的复合相变蓄热材料中Al-Si合金均匀镶嵌在AlO陶瓷基体中，DSC曲线中出现明显的吸热峰。Al-Si合金含量为40%的复合材料相变潜热为69.08J/g，蓄热密度为206.8J/g，导热系数为79.41W/(m·K)。经过300次急冷急热试验后，其失重率约为0.97%，相变潜热值下降降约4.23%，复合材料热性能衰减较小，热震稳定性优良。

关键词：复合蓄热材料固-液相变成型压力相变潜热蓄热密度

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金属基相变复合蓄热材料的实验研究

金属基相变复合蓄热材料的实验研究

作者：祁先进昆明理工大学

学位级别：硕士

随着全球工业的迅猛发展和人民生活水平的提高,以及人类对能源的大量开发和利用,能源问题越来越为人们所关注。为此,开发和利用先进的节能技术已显得尤为重要。储能研究是缓解能源供给与需求失配的一种重要措施。能源是人类社会的生存... 详细信息

随着全球工业的迅猛发展和人民生活水平的提高,以及人类对能源的大量开发和利用,能源问题越来越为人们所关注。为此,开发和利用先进的节能技术已显得尤为重要。储能研究是缓解能源供给与需求失配的一种重要措施。能源是人类社会的生存与发展休戚相关的。新能源及新能源材料是这两大技术的重要组成部分,对我国发展尤为重要。这是因为我国的工农业生产还要继续快速发展,众多人口的生活水平及生活质量的提高也都要消耗大量的能源;另一方面我国环境的污染情况也待治理。因此,发展新能源及新能源材料是我国进入21世纪必须解决的重大课题。目前,热能的储存一般分为显热式储能和潜热式储能。潜热储热一般具有蓄热量较大,化学稳定性好等优点,但相变化时液固两相界面处的传热效果差。显热储热一般具有机械稳定性好、方便等优点,但蓄热量较小,并且很难保持在一定的温度下进行吸热和放热等特点。因而单一介质材料在工业的应用就受到限制。理想的蓄热材料应满足这样的一些条件:蓄热密度大,传递性能良好,体积变化小,不存在过冷的问题,化学性稳定,既安全又经济,并且容易从自然界获得或者人工开发。提高蓄热系统的相变速率、热效率、储热密度和长期稳定性是目前面临的重要课题。本文在综述了大量参考文献的基础上,制定了一套生产一种新型高性能复合蓄热材料的制备工艺,并进行了一系列实验研究。成功地制备了以泡沫金属镍为基体和熔融盐复合形成新型高性能复合蓄热材料。泡沫金属镍具有传热性能好,熔融盐具有蓄热量大、化学稳定性好等优点。从而这种新型复合蓄热材料既克服了潜热贮能材料在相变时液固两相界面处的传热效果差和显热贮能材料蓄热量小及很难保持在一定的温度下进行吸热和放热等缺点,又兼备了固体显热蓄热材料和潜热材料两者的优点。用扫描电镜(SEM),X射线衍射分析(XRD),以及差热差重分析(TG-DTA)等手段对复合蓄热材料的结构与性能进行研究。通过实验改变不同的体系组成、复合温度、复合时间等条件,探讨了各种条件的改变对实验过程和结果的影响。确定了制各新型高性能复合蓄热材料的优化条件,设计了最佳制备工艺。用X衍射物相分析来检测这种新型相变蓄热复合材料的成品中是否发生化学反应。测试结果表明样品中的主要成分还是金属镍和熔融盐,这与预期的效果相一致。用扫描电镜(SEM)对样品进行分析可以看出熔融盐比较均匀充分地分布在多孔质网状结构金属镍基体中。当温度超过熔融盐的熔点时,熔融盐熔化而吸收潜热,且因毛细管张力作用而不会流出。并且金属骨架把相变熔融盐分成无数个微小的蓄热单元,这种微小的蓄热单元在吸热和放热过程中就不会存在传热恶化

关键词：复合蓄热材料储能蓄热密度相变材料泡沫镍

三维石墨烯负载氢氧化锂化学蓄热复合材料的制备及其性能研究

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三维石墨烯负载氢氧化锂化学蓄热复合材料的制备及其性能研究

作者：张世一华南理工大学

学位级别：硕士

石墨烯因为其高比表面积、优越的力热光电性能和独特的平面结构,受到了广泛关注。随着研究的深入以及技术的进步,目前石墨烯生产成本逐渐降低,被认为是未来新型纳米复合材料的理想载体。以三维石墨烯为载体负载氢氧化锂,可以构建高性能... 详细信息

石墨烯因为其高比表面积、优越的力热光电性能和独特的平面结构,受到了广泛关注。随着研究的深入以及技术的进步,目前石墨烯生产成本逐渐降低,被认为是未来新型纳米复合材料的理想载体。以三维石墨烯为载体负载氢氧化锂,可以构建高性能的化学蓄热材料。一方面,石墨烯的高比表面积有利于提高所负载的氢氧化锂的分散度,三维石墨烯优良的导热性能和丰富的内部孔道结构十分有利于材料整体传质传热性能的提升。另一方面,氢氧化锂在载体上的负载也避免了石墨烯层重新团聚在一起,使复合材料整体的循环稳定性大大提高。总之,石墨烯-氢氧化锂纳米颗粒之间的协同作用大大提高了原有单一氢氧化锂材料的性能,使制备得到的复合材料在储能领域有很大的应用潜力。本论文先从石墨烯载体的改性制备出发,实现石墨烯载体在结构以及性能方面的提升,后将选定的石墨烯载体与氢氧化锂通过水热反应的方式掺杂复合,从而制备出蓄热性能优良的复合材料。主要研究内容如下:(1)三维结构石墨烯载体的设计。传统的二维结构的石墨烯由于其结构尺寸不均一、综合性能不佳的原因制约了其实际应用。功能化的三维结构石墨烯因其所具有的高导热、高负载的特性,使其有望成为新型碳基载体的选择。本文利用氧化石墨烯溶液作为反应前驱体,采用水热合成法,设计制备了四种新型三维结构的石墨烯载体。新载体由于其具有丰富的表面含氧基团和独特的内部孔道结构,因而能够负载并分散较高比例的氢氧化锂;而且由于其所具有的三维碳网络结构,新载体还具有优异的导热性能。由热流法导热系数分析仪测试的导热系数结果表明:新载体的导热系数值最高可达3.593W/(m·K),由SEM和TEM表征分析可知:新载体的表面具有褶皱片状结构和丰富的内部孔道结构,表明该载体具有较强的氢氧化锂负载和分散能力。(2)本文通过简单水热法制备了三维石墨烯载体负载的氢氧化锂纳米颗粒复合材料。该法通过在105℃密封水热条件下将载体与氢氧化锂直接混合反应,不需加入任何表面活性剂和配合物,最终制得了3D-GF-LiOH·HO纳米复合物。通过TG-DSG、SEM、TEM等表征手段研究了氢氧化锂在载体表面的分散程度和负载量,探究了氢氧化锂颗粒的纳米效应对复合材料中有效组分蓄热密度的影响。

关键词：石墨烯氢氧化锂复合材料导热系数纳米效应蓄热密度