钾明矾蓄热性能的研究与改善

钾明矾(KAl(SO4)2·12H2O)有较高的潜热和良好的导热性(熔化热232.4kJ/kg,导热系数为0.55W/m·K),熔点为91℃,是中低温相变材料中较有开发价值的一种.但是它的过冷度高达19.8℃,并且由于相变过程伴随着结晶水的蒸发使无机盐的使用寿命大大降低.本文通过冷指法及添加成核剂的方法对硫酸铝钾的过冷现象进行了研究,结果表明成核剂NiSO4·6H2O、MgCl2·6H2O能较好的改善过冷现象,当MgCl2·6H2O的添加量为2;时可使过冷度降为零,且能保持钾明矾的相变温度而不使其降低.利用MgCl2·6H2O具有很强的吸湿性,可以补充相变过程中损失的水分,使相变材料的使用寿命大大提高.     

物理法制备芒硝基复合相变材料及其性能研究

以芒硝(Na2SO4· 10H2O)为主相变材料,采用物理共混法,筛选出合适添加辅助材料组成多元混盐体系,制备出相变温度在25℃左右的Na2SO4· 10H2O基复合相变材料,研究了原料配比对相变材料相变温度和相变潜热的影响.通过热重分析、T-history曲线、差示扫描量热法等表征了制备的芒硝基相变储能材料性质.结果表明:二元相变材料相变温度随着Na2CO3·10H2O增加而先降低后增大;相变材料相变潜热密度基本不变.三元相变材料相变温度随着NaCl、KCl、NH4Cl量增加相变温度降低;相变材料相变潜热密度相比于二元体系有所减小,且在一定范围内随着成核剂硼砂含量的增加该体系相变潜热密度基本保持不变,过冷度有明显下降.当Na2SO4· 10H2O量为86.4;、Na2CO3 · 10H2O量为9.6;、NaCl量为4;,对该配方改性添加3;的硼砂和0.1;的羧甲基纤维素钠时,此相变材料的相变温度为24.6℃,过冷度为0.3℃,相变潜热密度为179.6 J/g.     

二维石墨烯片增强芒硝基复合相变材料导热性研究

探究了二维石墨烯片(GNPs)对复合相变材料导热性的影响,以芒硝基复合相变材料(SCNa)为原料,制备出石墨烯片增强芒硝基复合相变材料(SCNaG).探讨了GNPs添加量对SCNa相变材料导热率的影响,并对其过冷机理进行了讨论.结果表明:复合相变材料导热系数随着GNPs添加量呈线性增加,当GNPs=0wt;时,相变材料导热系数为0.854 W/(m·K);当GNPs=3wt;时,相变材料导热系数为1.405 W/(m·K);随着GNPs添加量的增大相变材料过冷度先减小后增大,当GNPs=0.5wt;时,过冷度低于纯SCNa相变材料,为2.5℃C,当GNPs=3wt;时,过冷度增大至10.9℃.GNPs的添加量对相变材料相变温度影响不大,相变潜热略有减小.     

不同载体的Na2SO4·10H2O基定形相变材料的制备和热性能研究

基于节能减排的重要性,针对Na2 SO4·10H2 O基相变材料相变过程中液相泄露和长期使用的热稳定性问题,采用直接浸渍的方法将其封装入不同载体(SiO2气凝胶、X型分子筛、膨胀珍珠岩、活性炭和硅藻土)中,成功制备了不同载体的定形相变材料.通过SEM、XRD、DSC等表征方法,测定了饱和吸附时各自的相变材料占比分别为80.0;、82.2;、76.9;、89.2;及60.6;;并且从热性能、机械性能、成本等方面综合对比了不同载体的性能,发现膨胀珍珠岩(EP)是性价比最优的载体材料.进一步对Na2 SO4·10H2 O/EP复合相变材料进行了熔冻循环实验测试,经过100次循环实验,热值损耗保持在15;以内,过冷度稳定在10℃以内,热稳定性良好.     

纳米粉体对Na2SO4·10H2O过冷及相分层现象的影响

采用物理和化学分散相结合的方法分别制备了Cu-Na2SO4·10H2O,Al-Na2SO4·10H2O及C-Na2SO4·10H2O纳米复合相变储能材料,探讨纳米Cu粉,纳米Al粉及纳米C粉对Na2 SO4·10H2O过冷及相分层的影响,并对CNa2 SO4·10H2O复合相变储能材料的导热系数,热扩散系数,比热,相变潜热及形貌进行分析.结果表明:纳米材料的添加使得Na2 SO4·10H2O的过冷显著降低,分别为1.8℃,2.1℃,1.2℃;纳米Cu粉及纳米Al粉复合相变储能材料相变循环后失效,而纳米C粉复合相变储能材料无明显相分层现象;随着纳米C含量的增加,复合相变储能材料导热系数增高,热扩散系数增高,比热降低,复合相变储能材料在融化和结晶状态下,导热系数都随着温度升高而增大;相变循环50次后的4; C-Na2SO4·10H2O复合材料相变潜热值为188.3 J/g.     

氢氧化钾亚熔盐法合成钛酸钾的研究

以氢氧化钾亚熔盐法制备K4Ti3O8、KTiO2(OH)及K2Ti2O5·0.5H2O的新方法,得到在常压下,氢氧化钾的质量分数为55;～80;,反应温度为100～280 ℃时TiO2在氢氧化钾亚熔盐体系中反应相图.采用X射线衍射仪(XRD)及场发射扫描电镜(FESEM)考察反应温度及氢氧化钾浓度对所制备三种钛酸钾晶形及晶貌的影响规律.     

钒酸铜空心纳米结构的制备及电化学性能

以CuSO4·5H2O和NH4VO3为原料,聚苯乙烯(PS)微球为模板,采用模板法制备了具有空心结构Cu3V2O7(OH)2·2H2O材料.采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对不同结构的Cu3V2O7(OH)2·2H2O的组成和形貌进行了表征.实验发现通过控制反应温度及反应体系的pH值可实现对Cu3V2O7(OH)2·2 H2O材料微观结构及形貌的良好控制.电化学性能测试表明:不同结构的Cu3V2O7 (OH)2·2H2O材料其放电性能存在着明显的差异,具有蜂窝状结构的Cu3V2O7 (OH)2·2H2O展现出较高的放电比容量,25℃条件下其首次放电容量可达到489 mAh/g.     

Na2SO4·10H2O基复合相变储能材料对金属封装材料腐蚀性研究

采用失重法,并对腐蚀产物的物质组成和显微结构进行X射线衍射和扫描电镜分析,对十水硫酸钠基复合相变储能材料相变循环对不锈钢、铝合金、纯铜和黄铜等金属封装材料的腐蚀动力学特性进行了研究.结果表明:金属封装材料的耐腐蚀性为不锈钢最佳,紫铜的耐腐蚀性最差,其顺序为:不锈钢304＞不锈钢201＞铝合金1060＞铝合金5052＞铝合金6061＞铝合金7075＞黄铜＞紫铜,纯铜的腐蚀主要以点蚀形式存在,蚀孔表面有Cu2O膜的存在,Cl-的存在与氧竞争吸附,加速腐蚀;黄铜也存在点蚀,同时黄铜与相变材料反应,生成物质粘附在黄铜表面.铝合金腐蚀以点蚀形式存在,腐蚀产物呈开裂状附着于基体表面.铜及合金和铝合金不适合做芒硝基复合相变储能材料的封装材料,不锈钢201和304呈现良好的耐腐蚀状态,适宜作为芒硝基复合相变储能材料的金属封装材料.     

KAl(SO4)2·12H2O晶体聚集体形貌及结晶学规律

采用双玻片凝胶法得到了等轴晶系水溶性晶体KAl(So4)2·12H2O(钾明矾)的晶体聚集体形貌.通过光学显微镜和扫描电镜下的形貌观察和分析,根据结晶学和晶体形貌学的基本原理,探讨了该晶体聚集体形貌中蕴含的结晶学规律.钾明矾晶体发育单形{111},以{100}贴在载玻片上生长,形成聚集体形貌时,晶粒{111}以平行连生的方式形成“十字形”枝晶或柱状枝晶,以(320)或(230)为共格晶界形成“Z”形枝状形貌.     

硫酸镁与氨水水热反应合成碱式硫酸镁晶须

以MgSO4·7H2O和氨水为原料进行MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O晶须(MOS)制备的实验.研究了水热反应温度、时间、镁离子浓度及原料配比对水热反应后液相及固相组成和MOS形貌结构的影响.结果表明,合成MOS的最优条件为反应温度190℃,反应时间5h,镁离子浓度3 mol/L,n(七水硫酸镁)∶n(氨水)比例为0.6∶1.合成MOS的母液能够实现循环利用,所得产品为形貌结构完整的MOS晶须.