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十八醇/碳纳米管储热材料制备及性能研究开题报告

 2021-02-24 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

能量储存的研究是能源安全与可持续发展的战略性课题,其中热能的储存和利用与国计民生息息相关。储热技术,特别是相变储热技术是合理有效利用现有能源、优化使用可再生能源和提高能源利用效率的重要技术,是近20年来世界节能领域一个非常活跃的研究方向。太阳能、工程热物理、航天技术及工业余热回收利用等领域的相互渗透和迅猛发展,为相变储热的进一步研究和发展提供了丰厚的条件。相变储热利用材料的相变潜热来实现能量的储存和利用,是缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方法。

相变储热技术的核心是相变材料 (phase change materials,简称pcms),又称潜热储能材料,是在相变过程中可吸收或释放能量的储热材料,其吸收或释放的热量称为相变焓或焓变。相变过程的发生仅取决于温度,可广泛应用于热量储存和温度控制领域。相变储热材料蓄热密度高、蓄热装置结构紧凑,且吸放热过程近似等温、易运行控制和管理,因而较受关注。相变材料一般可分为有机化合物、无机化合物和有机-无机复合相变材料。

十八醇是一种常见的有机相变储热材料,对十八醇进行量热学实验研究,得到十八醇的凝固点为57.12℃,相变潜热为242.85j/g,50次热循环后凝固点和相变焓的偏差分别为0.26%和0.18%8。其具有合适的相变温度,高潜热,物理化学性能稳定,无毒无腐蚀性和价格便宜等优点,但其导热系数小,单位体积储热能力差,相变过程中容易泄露,封装上易出现问题。

利用物理相互作用把固-液相变材料固定在载体上,使该材料在本质上进行固-液相变,宏观上仍保持稳定的固态形状的技术称为定型相变材料技术。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:以碳纳米管为载体材料,使用超声分散方法分散多壁碳纳米管使其形成稳定分散液,制备十八醇/碳纳米管复合材料。

材料表征:用红外光谱仪对复合材料样品化学结构进行分析,用扫描电子显微镜(sem)观察复合储热材料中碳纳米管的分散性能,表面形貌,形状尺寸和其与相材的相容性。用差示扫描量热仪(dsc)测试分析相变材料和复合储热材料的相变温度和相变潜热。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,完成复合材料制备实验。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 冷光辉, 蓝志鹏, 葛志伟, et al. 储热材料研究进展. 储能科学与技术, 2015, 4(2): 119-130.

[2] 倪卓, 曾茵茵, 周方宇, et al. 碳纳米管对有机相变储能材料的影响. 深圳大学学报(理工版), 2016, 33(3): 241-247.

[3] 王晓, 丁晴, 姚晓莉, et al. 石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究. 热科学与技术, 2013, 12(2): 124-130.

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