硅藻土基中高温复合相变储能材料工艺及性能的研究

【摘要】以耐高温、耐腐蚀的无机非金属原料为载体复合潜热大的相变材料和导热系数高的导热增强材料，制备出一系列微结构复合中高温储热材料。硅藻土是一种丰富的非金属矿产资源，具有较高的孔隙度、良好的表面结构和热物理性能，可以用作复合储能材料的载体。本文研究了以硅藻土基复合储热材料的类型和制备技术，同时，研究了分析了硅藻土和以硅藻土为载体的复合储能材料的的结构、性能以及应用，研究了不同温度下的复合相变材料的制备并分析其性能。采用TG-DSC、XRD、SEM、导热仪、万能力学试验机等手段研究微结构复合中高温储热材料的相变潜热、储热密度、相组成、微观结构、导热系数、力学性能等特性，并对样品的冷-热循环寿命进行了评估。论文主要完成以下工作：1）研究和分析现有硅藻土基材料的性能，讨论其可行性。基于陶瓷烧结温度的原则，在蓄热材料的每个温度配方均选择相变潜热、相变材料相变后蒸汽压小且和硅藻土良好的兼容性的材料。导热系数大的石墨作为导热曾强材料。2）讨论了原料配比、成型压力、烧结温度和保温时间对复合储热材料的微观结构和力学性能的影响，得到复合材料的最佳配比和最好的制备工艺。此外，对其性能和组织进行了阐述。3）一系列微结构复合储热材料能满足中高温（150~1000oC）储热需求，部分产品的储热密度大于550KJ/kg，导热系数高于4.0W/(m·k)，抗压强度最低就达到10MPa。相变材料均匀分布在无机非金属载体微孔结构中，经过成千上万次热冷循环后无机非金属载体与相变材料无反应发生，储热密度损失小于1%，相变材料无泄露现象。对其进行了中试放大试验，中试放大研究发现，制备的该储热材料易于规模化工业生产，操作可控。从实验室研究到中试放大结果表明，微结构复合储热材料具有较好的应用前景。该技术为中高温储热材料在新能源储能、工业余热回收、内燃机烟气余热回收利用等工业应用奠定基础。
【作者】秦月；
【导师】于翔；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】微结构；复合储热材料；热物理性能；力学性能；中高温；

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