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

PAGE\*MERGEFORMAT18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.HYPERLINK\l"_Toc23856261"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