多孔氧化铝/膨胀石墨/十八醇储热材料热物性研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1目的及意义:当今世界生产和生活都离不开能源,随着时代的发展,人类无限制的消耗能源,带来了两大难题,即能源短缺问题和环境污染问题。随着我国经济转型调整和可持续发展战略的推动,能源和环境问题也愈发突出,已成为制约社会发展的重要因素。要解决能源问题,就要从其来源及利用环节出发,要解决能源供需平衡问题及提高能源利用率,就需要相变储热技术。相变储热技术可以平衡能源利用过程中供能与耗能间的关系,能够解决能量供求关系在时间、空间、强度上存在的问题,且能提高能源的利用率,改善环境污染问题。相变储热是利用相变材料pcms(phase change materials)发生相变时进行的吸/放热能量转化方式来储存/释放热能,具有温度恒定和储热密度大的优点,该技术得到了广泛的研究,尤其适用于热量供给不连续或供给与需求不协调的工况下。相变储热技术在太阳能利用、废热和余热的回收利用以及高温工业节能和某些尖端技术领域具有广泛的应用前景。但同时,相变材料存在相分离、导热性能差、储/释热性能不好等问题,考虑到社会、健康、安全、成本及环境等因素,本研究针对这些问题着手,具有非凡的现实意义及理论意义。

1.2国内研究现状:我国于80年代初开始对相变材料进行研究,早期以无机水合盐类相变材料为主进行研究,90年代中期转向有机储热材料和固—固相变储能材料,目前,利用相变材料的相变潜热来实现能量的储蓄和利用,对提高能效和开发可再生能源有极大帮助,是近年来能源学和材料科学邻域中的前沿研究方向。

当前相变材料领域的研究方向主要集中在固-固相变材料和固-液相变材料方面,固-液相变材料主要包括石蜡和水合盐等,固-固相变材料主要包括多元醇、高密度聚乙烯、以及具有层状钙钛矿晶体结构的金属有机化合物等。基于相变材料的成分,又可以将相变材料分为有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料。其中复合相变材料的研发能够有效克服单一的有机物或无机物相变储热材料存在的缺点,极大改善了相变材料的应用效果,扩展了其应用领域。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容:本研究以膨胀石墨作为导热增强体,以多空氧化铝、十八醇作为相变基体,制备出复合相变储热材料。通过x-射线衍射仪(xrd)、扫描电子显微镜(sem)、导热系数仪、差示扫描量热仪(dsc)等检测设备测试复合相变储热材料的表面形貌、组织结构、热储存性能等,从而揭示复合相变储热材料的储热与导热机理。

材料制备:先采用超声法制备出多空氧化铝/膨胀石墨/十八醇的复合材料,再称取相应质量的pcm和导热材料,加热熔融,在水浴加热条件下不断搅拌使其混合均匀后,冷却至固态,得实验所需复合相变储热材料。

材料表征: 将实验所得复合相变储热材料切割成块体,对其进行x-射线衍射定性分析(xrd),通过电子显微镜(sem)测试其表面形貌,采用热导系数仪测试其热导率,采用差示扫描量热仪(dsc)测试其相转变温度与潜热值。

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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:按照实验流程,完成氧化铝/膨胀石墨/十八醇复合相变材料的制备。

第8-11周:xrd、sem、dsc测试与结果分析。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 刘程. 太阳能—相变水箱蓄热系统的运行特性研究[d]. 西南交通大学, 2014.

[2] 刘奇. 基于相变材料的锂离子电池热管理系统性能优化研究[d]. 重庆交通大学, 2017.

[3] 陈龙. 复合相变储热材料的性能研究[d]. 哈尔滨工程大学, 2017.

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