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储能物系功能材料的开发研究

作　者: 余金丽
导　师: 孙之南
学　校: 天津轻工业学院
专　业: 化学工艺
关键词: 相变 储能 水合盐 脱水 结晶
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
下　载: 223次
引　用: 4次
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内容摘要


随着世界能源和我国能源的日趋紧张，储能材料在太阳能利用、工业废热利用、节能、工程保温材料、医疗保健等领域得到广泛的应用。 无机水合盐是较为理想的相变储能材料，但是在实际应用中普遍存在两个问题：一是大多数水合盐均有较严重的过冷问题；二是发生相分层。这使它们的实际应用遇到了严重的困难，而解决过冷及相分层问题就成为这一领域的技术重点和难点。 针对上述问题，本研究在国内储能材料研究领域首次提出了以下新设想：将水合盐与一种极易溶于水，溶液饱和蒸汽压极低的物质均匀混合，构成一个新的物系。利用水合盐的风化压力与其周围水蒸气分压的关系，使其发生脱水——水合反应，从而实现相变化。而不是采用传统的通过溶解——结晶的机制来实现相变化过程，因而从实验原理上解决了溶液过冷和相分层问题。 通过实验，本论文筛选确定了一种性能较好，具有实际应用前景的储能物系：NH4Al（SO4）2·12H2O—NH4NO3物系。该物系在58～59℃脱水—结晶，完全没有过冷现象；当H4Al（SO4）2·12H2O:NH4NO3=2.5:1（重量比），加热温度在62.0℃时，经过30次冻熔循环实验没有分层现象出现，并且熔化热比目前报导的所有物系都高（ΔH=278.54J/g）。验证了本理论设想的正确性，达到了本课题的研究目的。 上述研究成果的取得，成功地实现了本研究关于推动相变过程发生的新设想，丰富了相变储能材料研究领域的研究方法和内容。所确定的的物系是相变储能材料领域中一朵新的奇葩。

全文目录


一、 综述  8-14
  1．1 储能材料概述  8-10
  1．2 相变储能材料研究的实际意义及其应用  10-11
  1．3 国内外相变储能材料研究动态及本课题的研究目的  11-12
  1．4 小结及本研究特色  12-14
二、 理论部分  14-30
  2．1 相平衡及相变理论  14-16
    2．1．1 相和相变  14-16
    2．1．2 相平衡  16
    2．1．3 相变焓  16
    2．1．4 相律  16
  2．2 有关水合盐晶体的理论  16-21
    2．2．1 结晶水和水合晶体  16-18
    2．2．2 吸湿性  18-19
    2．2．3 水合晶体的分解压力  19-21
  2．3 结晶理论依据  21-30
    2．3．1 溶解度  21-22
    2．3．2 过饱和度与过冷度  22-25
    2．3．3 成核过程  25-28
    2．3．4 晶体生长  28-29
    2．3．5 热量输运  29-30
三、 实验原理及实验方案的分析与确定  30-37
  3．1 目前相变储能材料研究中存在的问题  30-33
    3．1．1 成核与过冷  30-31
    3．1．2 熔冻（结晶）过程与分层  31-33
  3．2 实验方案分析  33-34
  3．3 实验原理  34-36
  3．4 实验内容及方案的确定  36-37
四、 实验部分  37-68
  4．1 实验仪器及试剂  37-38
    4．1．1 实验仪器  37
    4．1．2 实验试剂  37-38
  4．2 测定各水合盐晶体的熔点及熔解热  38-43
    4．2．1 利用差热分析法测定各水合盐晶体的熔点  38-41
    4．2．2 利用差示扫描量热法测定各水合盐的熔解热  41-42
    4．2．3 实验结果分析  42-43
  4．3 脱水助剂的确定  43-46
    4．3．1 硝酸铵的物理性质  44
    4．3．2 硝酸铵的溶解度  44-45
    4．3．3 硝酸铵饱和溶液的蒸汽压与吸湿点  45-46
  4．4 储能物系的确定及硫酸铝铵的热物性  46-48
    4．4．1 硫酸铝铵的物理性质  47
    4．4．2 硫酸铝铵的溶解度  47-48
  4．5 硫酸铝铵—硝酸铵物系的脱水过程及脱水温度的确定  48-52
    4．5．1 实验方法及装置  49
    4．5．2 实验步骤  49-50
    4．5．3 实验结果及分析  50-52
  4．6 硫酸铝铵—硝酸铵物系结晶过程及结晶温度的确定  52-63
    4．6．1 实验方法及步骤  53-54
    4．6．2 实验结果及分析  54-62
    4．6．3 实验结果小结  62-63
  4．7 测定硫酸铝铵—硝酸铵物系的熔化热实验  63-64
  4．8 冻熔循环实验  64-66
    4．8．1 实验方法及设备  64-65
    4．8．2 实验结果  65-66
  4．9 结论  66
  4．10 讨论  66-68
五、 展望  68-69
六、 致谢  69-70
参考文献  70-73
符号说明  73-74
附录  74-78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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