Mg-Ca-Sn-Bi系合金相变储热特性的研究

发布时间：2020-06-15 09:25

【摘要】：能源与社会经济的发展有着极其密切的联系。经济的发展消耗了大量不可再生资源,新能源成为世界各国寻求发展的新契机。目前,太阳能是应用最为广泛的新能源,其来源广泛,清洁无污染,可利用价值高。但是,太阳能易受气候和季节限制,分布不均匀,这极大地限制了人类的使用。因此,寻求合适的太阳能存储方式和存储介质的研究成为了各国研究的一大热点。本文基于前人的相关研究,尝试设计制备了Mg-Ca-Sn-Bi系合金相变储热材料。采用排水法测试了合金的密度,利用DSC测定了合金的相变温度和相变潜热,结合XRD、EPMA分析了材料的显微结构,探讨了Sn、Bi元素的加入对Mg-Ca合金显微组织和储热性能的影响。研究了综合热物性能较佳的储热合金与Q235碳素钢和304不锈钢两种容器材质的相容性。主要成果如下:Mg-15Ca合金的密度为1.668 g·cm~(-3);加入5%、15%和30%的Sn元素后,对应合金的密度分别为1.695、1.765和1.996 g·cm~(-3);Mg-20Ca-40Bi和Mg-15Ca-5Sn-35Bi合金的密度分别为2.304、1.719 g·cm~(-3)。Mg-15Ca合金的微观组织为初生α-Mg和共晶(α-Mg+CaMg_2);Mg-15Ca-xSn合金增加了Mg_2Sn和CaMgSn相;Mg-20Ca-40Bi合金增加了Mg_3Bi_2和CaMg_2Bi_2相;Mg-15Ca-5Sn-35Bi合金增加了Mg_2Sn和Mg_3Bi_2相。Mg-15Ca合金的相变温度范围为515.55~518.20℃,相变潜热为86.81J/g;分别加入5%、15%和30%Sn后,对应合金的相变温度范围分别为517.37~522.74℃、516.21~519.67℃和515.69~519.28℃,相变潜热为195.10、104.90、123.20J/g;Mg-20Ca-40Bi合金的相变温度范围为516.26~519.71℃,相变潜热为183.90J/g。Mg-15Ca-5Sn-35Bi合金相变温度范围为516.22~521.20℃,相变潜热为169.1J/g。选用本研究中相变潜热最大的Mg-15Ca-5Sn合金作为储热材料,探究了该合金与储存容器材料Q235和304两种钢材的相容性。研究发现:在600℃的高温条件下,两种钢材都发生了不同程度的腐蚀,相对而言,304不锈钢拥有更好的耐腐蚀性能,更适宜用作储热镁合金的储存容器材料。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：

国际市场占有率,光伏,四国,产品

产能力和太阳能年产量分别达到了 2900MW 和 1188MW，超过阳能生产企业超过了 50 家；后续 2011 年和 2012 年，无论是生光伏产能方面，我国光伏企业更是飞速发展，到 2012 年太阳能近 31GW。图 1-1[5]示出了 2011～2016 年中国、美国、日本和德国际市场汇总的占有率，可见我国光伏产业在国际市场中已平

相变储热材料

学反应储热材料。其中应用最为广泛的储热材料是相变储热材料，利用物相转变的方式与外界环境实现能量交换，比如：当材料本身温度低于外界环境温度一定量时，材料发生熔化的物相变化，并进行能量存储；当材料本身温度高于外界环境温度一定量时，材料由熔融态转变为固态，并放出热量。与其他两类储热材料相比，相变储热材料具有体积变化小、节能效果好、易于控制的特点，且其相变过程中温度几乎没有变化，单位容积储热量是显热存储的 5～14 倍，具有另外两种储热方式没有的优点，其发展潜力巨大。1.2.1 相变储热材料相变储热材料（Phase Change Materials），简称为相变材料（PCMs），是指利用材料相变完成吸热和放热反应来进行储热和放热。其中，相变是物质的固态、液态和气态之间的转变，潜热是指物质发生相变过程中伴随的能量变化。因此，从物相变化来分[10～12]，相变储热材料可分为固-液、固-固、固-气和液-气相变材料；其次，按不同的分类标准，其可以分为多类，如图 1-2 所示。

【相似文献】