硫酸镁—硫酸铝钾复合相变蓄热材料的制备及其性能研究

发布时间：2020-08-26 14:12

【摘要】：进入21世纪,能源危机已经成为全人类关注的热点问题。大力开发新能源替代传统能源成为我国能源转型的核心目标。太阳能作为自然界资源储量最多的绿色可再生能源有着巨大的开发潜力。将相变材料用于建筑领域可以充分利用太阳能风能等可再生能源实现节能采暖的目的。水合盐相变材料以其廉价、高储能密度、导热性良好等优势已经在建筑节能方面得到了广泛的应用,但它本身却存在着相分离、过冷以及结块等问题。本文根据建筑储能材料的使用温度范围需求,将水合盐十二水硫酸铝钾和七水硫酸镁按6:4的质量比例进行物理混合,经过成核剂防结块剂改性作用后,制备出低过冷度、不结块、热性能良好且循环性能稳定的新型太阳能建筑储能相变材料。主要研究内容如下:1.根据太阳能建筑储能相变材料的使用要求,对Na2S2O3·5H_2O和KAl(SO_4)_2·12H_2OMg SO_4·7H_2O水合盐(6:4)进行分析对比,并最终选取了KAl(SO_4)_2·12H_2O-Mg SO_4·7H_2O水合盐(6:4)作为研究对象。2.为解决KAl(SO_4)_2·12H_2O-Mg SO_4·7H_2O水合盐(6:4)的过冷问题,分别用不同比例的四硼酸钠、Ni SO_4·6H_2O和Mg Cl2·6H_2O等成核剂进行改善处理。结果表明了3.0%的Mg Cl2·6H_2O对KAl(SO_4)_2·12H_2O-Mg SO_4·7H_2O水合盐(6:4)的改性效果最佳,优化后的水合盐过冷度为1.2℃,相变温度处于51℃左右,相变材料经过50次熔化-凝固循环性能较为稳定。3.为解决KAl(SO_4)_2·12H_2O-Mg SO_4·7H_2O水合盐(6:4)的结块问题,分别用惰性粉末碳酸钙、氧化铝、氧化钙以及表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺和十六烷基三甲基溴化铵等防结块剂对KAl(SO_4)_2·12H_2O-Mg SO_4·7H_2O水合盐(6:4)进行改善,对比了惰性粉末和表面活性剂对水合盐改性效果的优劣。研究表明0.3%的十六烷基三甲基溴化铵和0.8%的十二烷基苯磺酸钠搭配使用可以使复合水合盐达到最佳的防结块效果。优化后的样品经200次熔化-凝固循环不出现结块,相变温度范围为46.8℃~49.2℃,过冷度范围为1.3℃~2.5℃,热能释放量可保持91.55%,稳定性良好,适合作为建筑节能储热材料使用。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：

图 2.2 五水硫代硫酸钠的相分离现象图可知在三次冷却降温过程中，五水硫代硫酸钠晶体均却过程材料温度随时间的的延长逐渐递减，直至恒定在体出现了严重的过冷问题。为 KAl(SO4)2·12H2O-MgSO4·7H2O 水合盐（6:4）三组的4)2·12H2O-MgSO4·7H2O 水合盐（6:4）在温度下降至 4程中温度最高可达到 53.1℃，随后进入稳定的放热平台由下图 2.5 中热分析曲线可知相变材料初始熔化温度为料的初始熔化温度，过冷度为理论结晶温度与实际结晶为 8.6℃、8.8℃和 7.5℃，该结果小于纯 KAl(SO4)2·12H29.4℃和 13.5℃），样品在冷却过程中未出现相分离，表实起到了对单一水合盐七水硫酸镁和钾明矾的过冷和

图 2.3 差热分析过程分析.4 为 Na2S2O3·5H2O 的 TG-DTA 曲线。DTA 曲线上出现了两热峰从 30.1℃开始，但此时晶体的吸热量很小，曲线变化幅0℃才开始大量吸热。第一个吸热峰峰值温度为 54.6℃，结束O3·5H2O 脱水相变熔化为液态的过程，水合盐晶体达到相变成了硫代硫酸钠水溶液，五水硫代硫酸钠 TG 曲线进入第一-10-8-6-4-2024681012ΔH=59.43DTA(μV)ΔH=427.13ΔH=195.65-16-14-12-10-8-6-4-20TG(mg)11.44％4.55％16.32％

NiSO4·6H2O改性过KAl(SO4)

【参考文献】

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本文编号：2805280