《鎂基無機鹽複合相變儲熱材料的製備及熱特性研究》是依託華南理工大學，由張正國擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：鎂基無機鹽複合相變儲熱材料的製備及熱特性研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：張正國
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對柴達木鹽湖豐富的水氯鎂石資源及規模化生產MgCl2的特點，獲得相變溫度為25 oC 左右的MgCl2.6H2O與CaCl2.6H2O水合無機鹽的質量配比。調控膨脹石墨的孔結構並對其表面進行改性，引入含氧基團，提高親水性。探明膨脹石墨微孔結構及表面改性對水合無機鹽相變儲熱材料吸附性能的影響規律，製備水合無機鹽吸附量大的膨脹石墨複合相變儲熱材料，並將其作為水泥砂漿的組分製備儲熱建築材料，研究儲熱建築材料的熱特性。對於MgCl2及MgCl2-KCl、MgCl2-KCl-NaCl混合無機鹽相變儲熱材料，採用“水溶液吸附法”製備膨脹石墨複合相變儲熱材料，弄清膨脹石墨孔結構對無機鹽吸附性能的影響規律，最佳化膨脹石墨的孔結構。基於給定無機鹽質量含量的複合相變儲熱材料，獲得具有定型特性的最佳壓縮密度，建立複合相變儲熱材料導熱係數的計算模型。研究工作將推進鹽湖資源的高效利用，並促進我國節能工作
結題摘要
我國柴達木鹽湖具有豐富的無機鹽資源，鎂基無機鹽等可作為相變材料，但存在相變溫度單一，套用範圍窄；導熱係數低，性能不穩定以及腐蝕性等問題，嚴重製約了其實際套用。本項目主要的研究內容：（1）製備了具有不同相變溫度的鎂基無機鹽混合物相變材料，獲得了其物性參數；（2）以膨脹石墨為載體，製備出導熱係數高、性能穩定的鎂基無機鹽/膨脹石墨複合相變材料，並對其熱性能進行了研究；（3）將鎂基水合鹽混合物相變材料作為儲熱建築材料套用於模擬的建築結構中，建立了系統的傳熱模型，提出了數值求解方法。取得的重要結果及關鍵數據：（1）獲得了MgCl2·6H2O–Mg(NO3)2·6H2O、MgCl2·6H2O–NH4Al(SO4)2·12H2O、MgCl2·6H2O–KAl(SO4)2·12H2O、CaCl2·6H2O-Mg(NO3)2·6H2O以及MgCl2-KCl等混合無機鹽等相變材料的共晶特性及熱物性數據，擴展了鎂基無機鹽相變材料的套用領域。（2）基於正交實驗法，獲得了膨脹石墨孔結構調控的最佳化製備工藝，包括可膨脹石墨的目數、微波功率和微波時間。（3）提出了先對膨脹石墨進行親水改性，再吸附鎂基水合鹽相變材料製備複合相變材料的創新方案，得到了鎂基水合鹽質量含量超過80%的膨脹石墨複合相變材料，其導熱係數達到4.79 W/(m·K)，是鎂基水合鹽的9.61倍；（3）提出了鎂基混合無機鹽與膨脹石墨高速均混-壓縮-加熱吸附製備鎂基無機鹽/膨脹石墨複合相變材料的創新方案，該複合相變材料的導熱係數為3.677 W/m·K，是鎂基無機鹽的9倍。在此基礎上，通過添加石墨紙作為導熱係數增強材料，將複合相變材料的導熱係數提高到了12.76 (W/m K)。由於複合相變材料具有定型特性，能抑制高溫條件下無機鹽對金屬的腐蝕性。（4）以CaCl2·6H2O-Mg(NO3)2·6H2O/膨脹石墨複合相變材料作為儲熱建築材料套用於模擬建築房中，建立了系統的傳熱模型，提出了數值求解方法，模擬結果與實驗數據吻合良好。結果表明，儲熱建築材料的套用大大提高了建築的熱舒適性並可實現建築節能。科學意義：揭示了膨脹石墨的孔結構及表面特性對鎂基無機鹽相變材料的吸附與熱性能的影響規律；構建了複合相變材料在儲熱系統中的傳熱模型，提出了數值求解方法。
