无机相变储热材料

1、2010级无机化学研究性试验无机相变储热材料的探究赵程程武汉大学化学与分子科学学院2010级化类一班摘要：介绍Na2SO4 10H20用作相变材料的储能特性，综述了针对Na2SO4 10H20过冷和相分离现象的解决方法以及Na2S04 IOH20某些共晶盐的研究。关键词：相变材料、十水硫酸钠、共晶盐、过冷相分离 引言：Na2S04 - 10H20是一种典型的无机水合盐相变储能材料。它属于低温储热材料，有较高的潜热(254kJ /kg)和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品， 来源广，因合适的相变温度，能用于贮存太阳能、各种工业和生活废热，与其它无机盐 (如NaC

2、I)形成的低共熔盐的相变温度可控制在 20 30"C范围内。因此Na2S0410H20以其优越的性能，成为很具吸引力的储热材料。实验原理：1. Na2S04 - 10H20 的相变储热循环过程为：Na2S04 - 10H20(S)+ 饱和溶液=Na2SO4- 10H2O( I )2. 过冷：即液相的水溶液温度降低到其凝固点以下仍不发生凝固。这样就使释热温度发生变动。在其储热后由结晶态变为液态时， 因过冷不结晶就不能释放出所储存的潜热，而且由于过冷，液体随温度降低粘度不断增加， 阻碍了分子进行定向排列运动， 从而使 其在过冷程度很大时形成非晶态物质，相应减小相变潜热。3. 相分离：即指

3、结晶水合盐在使用过程中的析出现象。当(AB mH20型无机盐水合物受热时，通常会转变成含有较少摩尔水的另一类型AB- pH20的无机水合盐，而 AB- pH20会部分或全部溶解于剩余的水中。加热过程中，一些盐水混合物逐渐地变成无水盐，并可全部或部分溶解于水(结晶水)。若盐的溶解度很高， 则可以全部溶解，但如果 盐的溶解度不高，即使加热到熔点以上，有些盐仍处在非溶解状态，此时残留的固态盐因密度大沉到容器底部而出现固液相分离。实验过程：1. 解决Na2SO4 10H20过冷现象：添加成核剂法和冷指法。成核剂可作为结晶生成中心的微粒，使在凝固点时顺利结晶， 减少或避免过冷的发生。可作Na2S04 1

4、0H20成核剂的物质有硼砂等。冷指法即相变过程中保留部分固态Na2S04 10H20,以这部分未融化的 Na2s0410H20作为成核剂。为了防止在熔化时固液相的分层需要加入一定量的增稠剂或悬浮剂。t增稠剂的作用：提高溶液的粘度从而阻止水合盐聚集，但并不妨碍相变过程； 常用的增稠剂是活性白土、 PCA聚羧酸)、YDS 1、cMc(羧甲基纤维素)等。t悬浮剂的作用：将析出的无水Na2SO4和成核剂均匀地分散在体系中，使它们与溶液充分接触。常用的悬浮剂有木屑和白碳黑等。2. Na2S04 10H20的一些低共熔混合物的性能：低共熔混合物即共晶盐相变材料， 是指2种或2种以上物质组成的具有最低熔点的

5、混合 物。低共熔混合物具有与纯净物一样的明显的熔点，在可逆的固一液相变中始终保持相同的组分。是相变储能材料中比较理想的材料。在Na2S04- 10HzO中加入能与其形成共熔混合物杂质NaCI，制备了一系列NaCI含量不同的储热材料样品。t随NaCI质量百分比的不断增大，材料的相转变点不断降低，储热能力也相应降低，但是 在NaCI含量为13%左右时，出现例外，其储热量骤然增大。t在Na2S04 10H20、NaCI、硼砂、CMC木屑、HMP盐、水等，形成低共熔混合体系，最佳 组成为4%硼砂+7%木屑+2% CMC+0 2 % HMP以及一定量的NaCl。结论：(1) Na2SO。 10H20无机

6、共晶盐的研究主要有Na2S04 10H20-Na： HP04 12H20Na2S04- 10H20-NFLCI、Na2S04 - 10H20-NaCI 以及 Na2SO4 10H20 NaN03等体系，取 得了较好的研究效果。主要表现在过冷现象基本控制，熔化潜热较大。(2) 整体研究水平大都还停留在试验阶段，商业化应用不多。参考文献：1. 朱冬生剧霏刘超相变材料 CH3COONa3H的研究进展2007(01)2. 张寅平胡汉平孔祥冬相变储能理论和应用19963. 陈云深.陈凯.沈斌君交联定形相变储能材料的研制期刊论文卜复合材料学报2006(03)4. 黄金.张仁元.伍彬复合相变储能材料制备工艺

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