7999515_陈曦_十水硫酸钠复合相变储能材料研究进展_大帅哥摸摸.docx

18摘要介绍了相变材料Na2SO4·10H2O的储能特性总结了Na2SO4·10H2O过冷和相分离的解决方案以及Na2SO4·10H2O某些共晶盐的研究概括了Na2SO4·10H2O结晶速度的影响并对Na2SO4·10H2O复合相变材料进行了研究展望了Na2SO4·10H2O复合相变材料的未来发展方向Na2SO4·10H2O作为相变的研究主要集中在成核剂和增稠剂的选择上。关键词：相变材料十水硫酸钠共晶盐过冷相分离复合第1章.绪论1.1研究背景及课题的指出1.1.2十水硫酸钠资源概况十水硫酸钠主要含水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)在我国分布较广其制作方法低温结晶；在自然界中土壤中的硝酸盐与水一起溶解、沉淀、过滤、加热、浓缩滤液冷却后沉淀、结晶取出干燥俗称“芒硝”多呈现长方形无色透明状。目前工业价值较高的硫酸钠类材料是芒硝。硫酸钠是一种重要的化工原料主要用于制备洗涤剂、造纸、纺织、医药及工业原料。因此硫酸钠可以作为多种原料而被广泛应用。表1显示了一些国家芒硝资源的分布情况。表1世界硫酸钠矿储量（万吨）国家储量储量基础美国86000140000加拿大8400027000墨西哥1700023000西班牙1800027000土耳其1000020000土库曼1000020000其他1000020000合计235000277000同样中国也是一个芒硝资源丰富的国家。芒硝主要分布在青海、四川、新疆、江苏、云南等省。据统计我国硫酸钠矿区有124个总储量190亿吨说明我国芒硝资源丰富.1.2十水硫酸钠的过冷和相分离现象（1）十水硫酸钠的过冷现象过冷是水合盐相变储能材料普遍存在的问题。主要原因是相变储能材料在达到自身相变温度时没有凝固结晶而是在低于相变温度的温度下有凝固结晶同时放热现象伴随着凝固。然而尽管相变材料会有冷凝过程并释放热量但这种延迟现象使其自身的结晶成核程度较低。当延迟现象非常严重时会导致晶化产生强烈的非晶状态严重影响其释放能量值使相变蓄热密度降低。目前解决Na2SO4·10H2O过冷的主要方法是添加成核剂和冷指进。成核剂可用作结晶中心的微粒使结晶在冰点处顺利进行减少或避免过冷的发生。很难找到成核剂。一般来说选择晶型相同、原子排列相似、晶格参数相差在15%以内的材料作为成核剂或通过实验选择。可作Na2SO4·10H2O成核剂的物质有Na2B4O7·10H2O(硼砂)、Li2B4O7·10H2O和(NH4)2B4O7·10H2O等(见下面详细分析)。冷指法即相变过程中保留部分固Na2SO4·10H2O以这部分未融化的Na2SO4·10H2O作为成核剂[1]。为了避免在融化时固液相的分层（其中包括了成核剂因密度的差异而沉在容器底部不能有效地起到成核作用）需要加入一定量的增稠剂或者悬浮剂（有时两个一起加）。其中增稠剂的作用是提高溶液的粘度从而阻止水合盐聚集但不会妨碍相变过程；将析出的无水Na2SO4和成核剂均匀地分散在体系中是悬浮剂的作用使它们跟溶液充分接触。（1）十水硫酸钠的相分层现象水合盐相变储能材料达到一定熔点后部分盐的溶解度不高使不溶盐沉淀在容器底部形成晶液分离状态。这种盐冷却后首先在饱和溶液和固体的沉降液表面形成晶体然后依次向上结晶。因此在未熔盐上形成屏障防止底部的盐接触顶部的溶液导致分层。上层为溶液中层为结晶水合盐下层为盐。为了避免在融化时固液相的分层（其中包括了成核剂因密度的差异而沉在容器底部不能有效地起到成核作用）需要加入一定量的增稠剂或者悬浮剂（有时两个一起加）。其中增稠剂的作用是提高溶液的粘度从而阻止水合盐聚集但不会妨碍相变过程；将析出的无水Na2SO4和成核剂均匀地分散在体系中是悬浮剂的作用使它们跟溶液充分接触。常用的增稠剂有YDS-1(一种水溶性的线性高分子并且可交联形成水凝胶)、活性白土、PCA(聚羧酸)、CMC(羧甲基纤维素)等。常用的悬浮剂有白碳黑和木屑等。有时为了控制无水Na2SO4和Na2SO4·10H2O的晶体尺寸使晶体细小均匀可以加入一定量的AACP（丙烯酰胺/丙烯酸共聚物）或SHMP（六角偏磷酸钠[（NaPO3）6]）作为晶体结构改性剂。第2章.Na2SO4·10H2O改性研究刘欣[22]采用了物理共混法对十水硫酸钠进行了改性研究其分别经过冷凝实验、熔冻循环实验并对其性能进行了分析。研究结果表明采用聚丙烯酰胺为增稠剂3%硼砂为成核剂悬浮剂、晶体改进剂和表面活性剂可明显改善改性十水硫酸钠相变储热材料的过冷和相分离问题。随着蓄热量的增加使用寿命延长了百倍能够满足材料通信机房的节能性能要求。韩丽蓉[23]采用了物理共混法对十水硫酸钠进行了改性研究研究分析了相变调温剂、成核剂、增稠剂和晶体改进剂对十水硫酸钠的影响采用熔融冷却循环、DSC和FTIR等方法确定了适宜于温室蓄热保温