《Mg基相變儲熱材料設計與熱循環中的傳熱傳質行為研究》是依託武漢理工大學，由李元元擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Mg基相變儲熱材料設計與熱循環中的傳熱傳質行為研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李元元
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫儲熱技術是太陽能熱發電中的重要技術，而高溫儲熱材料的性能是高溫儲熱技術中的關鍵，直接關係到太陽能熱發電的效率和成本。本項目通過研究Mg基高溫相變儲熱材料的結構與相變溫度、相變潛熱、比熱容和熱導率等熱物理性能的影響機制，建立Mg基相變儲熱材料結構與熱物理性能的對應關係，探索新型金屬基高溫相變儲熱材料的構建體系；通過研究Mg基相變儲熱材料在高溫靜態下與容器材料的物理化學相容性，探索Mg基相變儲熱材料的高溫熱穩定性和熱腐蝕性；通過研究Mg基高溫相變儲熱材料在高溫熱循環過程中原子結構、相組成與儲熱性能的演變規律，探索金屬基高溫相變儲熱材料在高溫熱循環過程中的傳熱傳質規律，為太陽能熱發電技術中金屬基高溫相變儲熱材料的套用提供理論依據。
結題摘要
高溫儲熱技術是太陽能熱發電中的重要技術，而高溫儲熱材料的性能是高溫儲熱技術中的關鍵，直接關係到太陽能熱發電的效率和成本。金屬Mg具有適中的熔點(922K)，較大的熔化焓(368.4J/g)和較高的熱導率(156W/(m•K))，是一種潛在的高溫相變儲熱材料。本研究從滿足高溫儲熱系統用相變儲熱材料的性能要求出發，設計了不同成分比的相變溫度在450℃～550℃的以Mg為基的Mg-Cu-Zn合金和Mg-Bi高溫相變儲熱材料，通過差式掃描量熱法(DSC)及雷射脈衝法等方法測試合金的相變溫度、相變潛熱、比熱容、熱導率等熱物性能。研究結果表明，Mg-Cu-Zn合金的相變溫度範圍在450℃~500℃之間，滿足高溫儲熱系統的工作溫度要求。其中Mg-Cu-Zn共晶合金的相變潛熱值最大，為238.6J/g。Mg-Cu-Zn合金材料的熱導率較高，在95W/(m•K)～145W/(m•K)範圍內，並隨溫度升高呈增大趨勢，用於儲熱材料可以提高換熱傳熱效率。Mg-Bi合金的相變溫度範圍在545℃~550℃之間, 其中Mg-54%Bi合金的相變潛熱值最大，為180.5J/g。通過研究發現，Mg-Bi合金的相變潛熱值與其共晶組織的含量存在一定的關係。此外，本研究還對Mg基相變儲熱材料的熱循環穩定性、高溫氧化性及與容器材料的相容性進行了研究。研究結果表明， Mg基合金相變儲熱材料相變溫度適宜，相變潛熱值高，導熱性好，經歷多次熱循環後熱物性依然穩定，加入Be後高溫抗氧化性較強，熔融態時與容器材料的相容性良好。
