融盐自发浸渗过程与微米级多孔陶瓷基复合相变储能材料研究.pdf

摘要摘要热能存储技术可以解决热能供给和需求失配的矛盾，因而是提高能源利用率和保护环境的有效手段利用棚变材料的榴变潜热来存储热能的技术，具有簇憝黎发大、蓍羧热过程近戗等激、过程荔控潮等爨点，镶受磅究者静关注本文率先采用自发熔融浸渗工艺实现了熔融无机盐和陶瓷预制体的潦渗复合，并成功地制备出N a 2 s 0 4 ，S i 0 2 新型复合相变储能材料该材料既兼备了现有秃毒惩蕊掇交蓄热瓣瓣窝嚣稳爱热蓄热材辩嚣蠢戆长处，又炎骚了两者黪不是在储能过程中，该材料可与相容傲流体直接接触换热，大大提高了换热效率本文从热力学、静力学和动力学的角度出发，分析了自发熔融浸渗全过程，确立了自发浸渗过程应符合的热力学积静力学条{ 牛，劳建立了熔融无机盐N a 2 S 0 4 渗入s i 0 2 多乳陶瓷预镧体鲍动力学摸鍪，理论上确定了浸渗过稷豹各个影响因素并详细分析了它们之间的相互关系，形成了较为完整的无机盐／陶瓷基复合相变储能材料自发熔融漫渗理论体系在理论研究的麟础上，通过实验，良磊焚耪务夤糕，淀粉菇造孑I 裁，配隧一定量茭它添秘裁，采霜擎嚣热压戎型，1 2 0 0 ～1 3 0 0 | C 烧结，成功地制备出显气孔率在4 0 ～5 0 ％，孔径大小介于j ～4 0 , u r n ，平均孔径为2 6 ～3 0 , t u n 之问，骨料颗粒之间粘结较好，形成了较为理怒懿三维空闻喇终孑L 潺绩梅懿多魏晦瓷预制传，该预测体完全可以鼹于遴行后续的自发熔融浸渗研究。

黻分析了硫酸钠和石英之间鼷有很好的高温化学相容性和浸润性的撼础上，避葺亍浸渗合成突验，测试了器试徉的浸渗搴帮相对密度，分析了预嚣《体制备工藏帮浸渗合藏王艺对复合诺憨枣季秘筠浸渗率和耱对密澄戆影响，获褥最谴工艺参数，确定浸渗温度在9 0 0 ～1 0 0 0 ℃，浸渗时间在l 小时左右，浸渗方式采用漫液浸渗，并最终成功地制餐出了浸渗率( N a S 咄的百分含量) 在4 2 ．3 ％～5 3 ．4 ％，程楚密度怒这9 2 ％～9 5 隧酶复合相燮继憨麓辩利用金相显微镜、扫描电镜、X 射线衍射、x 射线能谱仪等手段，分析了复合储能材料的物相缀成、晶型变化及其显微组织结构研究结果表明最终制备基熬笈合耀变辖§§李菩睾毒在章遗下豹主要物摆为搿一石英鞠芒磷N 稿瓯一l ，与割广东1 ：业火学工学博士学位论文备前相湖；制备工艺对复合材料的最终的物相变化影响不大，仅仅是制备过程中出现各组份的晶型转变( 同质异构现象) ：复合储能材料物桐分布较为均匀，预制体牯结良好，两糨基本互相包覆，其间仅是灏浸润结合两形成的枫摄嵌会俸雳；复合储髓材辩中存在有封闭孔、杂溪、宋渗区等各种缺褊本文通过I n s t r o n8 0 3 2 材料试骏机、差示扫描量热仪、激光热常数仪以殿热膨胀仪罄设备对复合储能材料的离温抗压强度、相变潜热、储隧密度、导热系数、魄热容、熬扩教搴、蠡；雾骚系数、蕊蘩；震魏麓以及热霭垮稳定往等逐彳亍了测试并对测试结果作出详细的分析，讨论了复合储能材料热传导的微观机溅，建立了导热系数的网络模型，并证实了复合储能材料的热膨胀系数符合简单的混合模型。

磅究结粟表爱，N a ：S O J S i 锡复台髓§§专芎辩其寿较薹熬褒遗挠压蔽发和储能密度，良好的导热性能、热膨胀性能和抗热震性，循环使用后性能稳畿，试样在室内大气中放置一年以上，表丽未出现结褥现象N 孰S O j S i0 2 复合傣越材料的成功制备移性能辑究，不但为在工业余热废热季l 磊、激力调蜂、空鬻太疆麓发电蛾豹应用提供了翳要的实验数据和理论支持，而且对其它无机盐／陶饶基复合储能材料的研错4 有霪要的参考价谯关键谲：笈台穗交镑筑糖辩；无嘏稳，藤瓷萎；N a 2 S O a ／S i 0 2 ；鑫发薅麓爱渗{疆微组织结构：热物理性能本论文褥到基家羹然疆学基金炎麓：《无极慧／愆瓷基超微缝稳多魏分滋翻变过程的研究》( 项髫编号：5 9 8 7 6 0 1 0 )A B S T R A C TA B S T R A C TH e a te n e r g ys t o r a g et e c h n i q u ec a ns o l v et h em i s m a t c ho fe n e r g ys u p p l ya n dd e m a n d ．I ti sa l le f f e c t i v em e a s u r et oi m p r o v ee n e r g yu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c ya n dp r o t e c te n v i r o n m e n tf o rl a c ko fe n e r g yr e s o u r c e ．R e s e a r c hw o r k e r sp a ym u c ha a e n t i o nt ot h et e c h n i q u et h a tm a k e sf u l lu s eo fp h a s ec h a n g em a t e r i a l s ’( P C M s )l a t e n th e a tt os t o r eh e a te n e r g yf o ri t sh i 曲h e a ts t o r a g ed e n s i t ya n di t si s o t h e r m a lp r o c e s si nm e l t i n ga n df r e e z i n g ，I nt h i sp a p e r , an e wt y p es a l t ／c e r a m i cc o m p o s i t ee n e r g ys t o r a g em a t e r i a l ( C E S M )i sf a b r i c a t e ds u c c e s s f u l l yb ya p p l y i n ga ni n n o v a t i n gt e c h n o l o g yf i r s t l yw h i c hi sm o l t e nN a 2 S 0 4i n f i l t r a t i n gp o r o u sc e r a m i c sp e r f o r m ss p o n t a n e o u s l y ．T h i sm a t e r i a lw h i c hc o m p o s e do fs e n s i b l ec e r a m i ch e a ts t o r a g em a t e r i a l sa n dm o l t e ns a l tl a t e n th e ms t o r a g em a t e r i a l si n t e g r a t e st h e i ra d v a n t a g e sa n do v e r c o m e st h e i rd i s a d v a n t a g e s +I nt h ep r o c e s so fe n e r g ys t o r a g e ，t h i sm a t e r i a lC a ne x c h a n g eh e a tb yc o n t a c t i n gd i r e c t l yw i t hc o m p a t i b l ef l u i d ，S Ot h ee f f i c i e n c yo fe x c h a n g i n gh e a ti si m p r o v e dg r e a t l y ．T h ec o n d i t i o n so f t h e r m o d y n a m i c sa n ds t a t i c sa n dt h ek i n e t i c sm o d e lo f m o l t e ns a l ti n f i l t r a t i n gp o r o u sc e r a m i c sp e r f o r m sa r ee s t a b l i s h e d ．I n f l u e n c ef a c t o r so fi n f i l t r a t i n gp r o c e s sa r ea s c e r t a i n e dt h e o r e t i c a l l ya n dt h e i rc o r r e l a t i o ni sa n a l y z e d ．Aw h o l es y s t e mi n f oo fm o l t e ns a l ti n f i l t r a t i n gp o r o u sp e r f o r m ss p o n t a n e o u s l yi sf o r m e d ．I ne x p e r i m e n t a t i o n ，p o w d e ro fq u a r t zi su s e df o rm a i nr a wm a t e r i a la n ds t a r c hi su s e df o rp o r ef o r m i n gm a t e r i a l ．T h r o u g hh a l f - d r yp r e s sm o l d i n g ，1 2 0 0 —1 3 0 0℃s i n t e r i n g ，at h r e e —d i m e n s i o n a ln e t w o r ks t r u c t u r a lp o r o u sc e r a m i c sp e r f o r m si sf a b r i c a t e ds u c c e s s f u l l yt h a tp o r o s i t yi s4 0 - 5 0 ％．p o r es i z ei s5 - 4 0uma n da v e r a g ep o r es i z ei s2 6 - 3 0um ．I ti sf e a s i b l ec o m p l e t e l yt h a tt h e s ep e r f o r m sa r eu s e df o rl a t e ri n f i l t r a t i n gr e s e a r c h ．H i 曲t e m p e r a t u r ec h e m i c a lc o m p a t i b i l i t ya n dw e t t i n gb e t w e e nm o l t e nN a 2 S 0 4a n dq u a r t za r ea n a l y z e d ．T h r o u g hi n f i l t r a t i n ge x p e r i m e n t ，an e wN a S O d S i 0 2C E S Mi sf a b r i c a t e ds u c c e s s f u l l yt h a ti n f i l t r a t i o np e r c e n t a g ei s4 2 ．3 ．5 3 ．4 ％a n dr e l a t i v e广东工业大举工学博士学位论文d e n s i t yi s9 2 ·9 5 ％．I n f i l t r a t i o nt e c h n o l o g yp a r a m e t e r sa r ca s c e r t a i n e dt h a ti n f i l t r a t i o nt e m p e r a t a。