◎ 首页 > 应用与服务 > 应用技术
相变材料复合八水氢氧化钡的制备及热性能
发布时间:2023-07-03

      纯八水氢氧化钡相变蓄热材料在使用过程中存在凝固过冷、相分离及体积变化等问题,因此需要对其进行相应的改性研究。本文根据相变蓄热材料成核机理,以八水氢氧化钡为相变蓄热材料基材,一水氢氧化钡及去离子水作为复合添加剂,制备了混合比例为95.1% Ba(OH)2·8H2O+2% Ba(OH)2·H2O+2.9% H2O的复合相变蓄热材料。对该复合相变蓄热材料进行了热性能测试,结果表明:复合相变蓄热材料的平均热导率为1.2W/(m·K)、相变潜热值为263.7kJ/kg;在复合相变蓄热材料融化过程中进行升温-压力实验,测试数据显示容器内部的相对压力不超过0.09MPa;利用恒温金属浴仪器对该复合相变蓄热材料进行300次融化/凝固循环实验,测试数据显示复合相变蓄热材料过冷度增加量0.7℃、相变潜热值降低0.796%。改性后的复合相变蓄热材料相变温度适宜、热性能稳定,可推广应用于中低温相变储热系统。
      相变储能技术主要利用相变材料发生物理相变过程时会吸收或释放大量相变潜热的特性,从而实现热能的存储与释放。在当前储能技术中,相变储能技术是相对廉价的一种,因此已广泛应用于太阳能热储存、建筑节能、工业余热回收及电力移峰填谷等领域。相变储能技术的核心为相变材料,相变材料的性能参数决定其应用范围,因此其热性能研究是相变储能技术研究的关键。目前,实际应用中使用最多的相变材料是中低温固-液相变材料,其分为有机固-液相变材料和无机固-液相变材料。有机类的固-液相变材料热导率较低、能量密度小、且价格一般较高,因此其在实际应用中相对较少;而无机相变材料中,水合盐类固-液相变材料价格便宜、热导率较大、储热密度高,因此在当前的太阳能热储存系统和谷电热储存系统中应用较多。 
      八水氢氧化钡[化学式Ba(OH)2·8H2O,其相变温度为78℃,潜热值达280kJ/kg]是中低温固-液相变材料中潜热值较高的一种材料,非常适合应用于谷电储热供暖系统[8]。正是其具有适合一般供暖或供热系统的相变温度以及较高的相变潜热,国内越来越多的学者对其开展了深入研究。如盛强等通过对八水氢氧化钡添加泡沫铜的相变储热装置进行实验测试,结果表明在八水氢氧化钡中添加了泡沫铜不仅能提高体系的导热性能,还能有效地抑制其过冷度。冷从斌等通过对八水氢氧化钡制作成定型相变材料,发现储热体系为93%Ba(OH)2·8H2O+ 6%EG+1%KH2PO4时,作为定型相变材料具有优越的热力性能。而纪珺等通过解决八水氢氧化钡的过冷及传热等方面问题后,将其应用于太阳能PV/T 集热器上。

      针对纯八水氢氧化钡相变材料在实际应用过程中的过冷、相分离及膨胀等问题,本工作进行了相应的优化筛选实验,并制备了一种复合八水氢氧化钡相变材料。通过对该复合相变材料进行相关性能测试,得到以下结论。 
(1)通过成核剂筛选实验,得到纯八水氢氧化钡的优选成核剂为一水氢氧化钡。同时,为防止复合八水氢氧化钡长时间使用后的相分离现象,在复合材料中添加了一定量的去离子水。最终确定复合材料混合比例为:95.1% Ba(OH)2·8H2O+2% Ba(OH)2·H2O+2.9% H2O。 
(2)纯八水氢氧化钡按照混合比例添加成核剂和去离子水后,其平均热导率为1.2W/(m·K),相变潜热值为263.7kJ/kg。 
(3)利用自制的不锈钢容器测试了复合八水氢氧化钡融化过程中温度和压力变化情况,测试结果显示容器内部的相对压力不会超过0.09MPa,这为后期材料盛装容器的承压设计提供了数据参考。 
(4)利用恒温金属浴循环仪测试了复合八水氢氧化钡的300次融化/凝固循环,数据结果可预测该复合相变材料的使用寿命在13年以上。而在实际应用中,该预测数据仅供参考,在后期时间允许的情况下,可进行3000次以上的融化/凝固循环测试,以便得到参考性更强的实测数据。

电话:0086 830 2797801  传真:0086 830 2792486  电子邮箱:contact@hepuchem.net  地址:中国 四川 泸州市龙马潭区 高坝

泸州和普化工有限公司 版权所有(C)2020 网络支持 中国化工网 全球化工网 著作权声明 蜀ICP备2020026877号-1