五水硫代硫酸钠/海泡石复合相变储热材料的制备与性能测试

发布时间：2021-01-29 01:27

　　目前,环境污染和能源危机已经成为全球的热点问题,而建筑物（无论是商业或住宅）用热是化石燃料消耗的主要来源。因此,构建节能环保型建筑,降低建筑物对化石能源的依赖已成当务之急。利用具有高储热密度的相变材料可以有效地改善建筑物的采暖和降温,降低建筑物能耗。但相变材料存在着过冷、相分离和泄漏等问题。本文将五水硫代硫酸钠与海泡石相复合,制备出适于建筑物采暖使用的相变储热材料。主要研究内容如下:1、为了解决五水硫代硫酸钠的过冷和相分离问题,采用了添加成核剂和增稠剂的方法,并通过正交试验设计,得到了成核剂二水硫酸钙、氧化锌和增稠剂CMC对五水硫代硫酸钠的最佳配比为6%、4%和2%,同时对优化后的五水硫代硫酸钠材料进行了加热-冷却循环测试。2、通过对海泡石改性的实验研究,得出了所用海泡石的最佳酸热改性条件为5mol/L HCl、25℃下搅拌反应24小时,并制得TiO2-海泡石多孔基体材料,增强了海泡石的吸附性能。3、将添加了成核剂和增稠剂的五水硫代硫酸钠与TiO2-海泡石多孔基体材料进行复合,制得五水硫代硫酸钠/TiO2-海泡石复合相变储热材料,有利于水分在材料中的保存。并通过综合热分析仪、SEM和X... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１步冷曲线实验装置示意图??

浴温度设定为７０°Ｃ。在温度计读数稳定之后，继续加热直至三水醋酸钠晶体完全熔??化并保温３０分钟。随后取出试管室温冷却，每隔１分钟记录１次读数，绘制步冷曲??线。实验装置如图２．１所示。同时取１０ｇ五水硫代硫酸钠作同样处理后至于７０°Ｃ恒温??水浴锅中加热至晶体完全熔化并保温３０分钟，取出后在室温下冷却并记录温度数据，??绘制步冷曲线。??］??ｎ?（ｒ?＝ｐ?［Ｔ＾??＿：：＿：：?Ｉ??温度测量??水浴加热?室温冷却??图２．１步冷曲线实验装置示意图??２．１．３结果分析??三水醋酸钠与五水硫代硫酸钠步冷曲线如图２．２所示。根据结晶动力学原理，醋??酸钠溶液和硫代硫酸钠溶液在降温冷却过程中，晶体在溶液过饱和或过冷的推动作用??下开始结晶析出并释放相变潜热。三水醋酸钠和五水硫代硫酸钠理论相变温度分别为??５８．２°Ｃ和４９．０°Ｃ，但在三次实验中，当温度低于２５°Ｃ后，两种材料仍然没有出现放热??平台，既材料在降温过程中无明显的相变潜热释放，这表明三水醋酸钠和五水硫代硫??酸钠出现了严重的过冷现象。??在观察冷却过程结束的试管时，可发现试管中的材料发生了分层现象，其分为三??部分：最上层为透明液体，中间层为重新结晶的材料晶体层，最底层由失去结晶水后??未溶解的材料颗粒沉淀而成。以五水硫代硫酸钠的加热熔化过程为例

升温速率为５?°Ｃ／ｍｉｎ，敞口坩埚），对三水醋酸钠和五水硫代硫酸钠的脱水过程进行??分析，并由热分析软件计算得出测试材料的相变潜热及相变峰值等结果。实验装置如??图２．３所示。??图２．３综合热分析仪??２．２．３结果分析??图２．４为三水醋酸钠的ＴＧ－ＤＴＡ曲线。在ＤＴＡ曲线上出现了两个主要吸热峰，??第一个吸热峰峰值温度为７３．８°Ｃ，第二个吸热峰峰值在１１６．１°Ｃ。第一个吸热峰是三??水醋酸钠随温度的升高失去大部分结晶水形成醋酸钠水溶液的过程，第二个吸热峰为??液态水的汽化过程，水的汽化潜热大，对应的峰值也较大。两个峰之间是较小的连续??波动的吸热峰，表明三水醋酸钠溶液在完全沸腾前水分蒸发逃逸现象剧烈。从ＴＧ曲??线看，三水醋酸钠的失重可分为三个阶段，第一阶段对应ＤＴＡ曲线上的第一个吸热??峰，第二阶段对应的是两峰之间连续波动的吸热峰，第三阶段对应的是第二个吸热峰。??三个阶段的失重率分别为３．７１％、１４．８３％和１９．７２％


本文编号：3006032