摘 要

八水氢氧化钡（Ba(OH)₂·8H₂O）作为一种很好的低温相变储热材料，相变焓高，潜热密度大，运用领域宽广。但是，八水氢氧化钡存在严重的过冷和相分离问题。

首先使用形核剂纳米Y₂O₃和增稠剂APM对八水氢氧化钡进行改性，但过冷和相分离未得到改善。随后改用形核剂纳米TiO2和增稠剂HEC。实验结果表明，当二氧化钛质量分数为0.6%，羟乙基纤维素用量0.128g时，所得改性Ba(OH)₂·8H₂O有很小过冷度，只有0.2℃，并且相分离也得到改善。经过10次热循环实验，发现随着热循环次数的增加，Ba(OH)₂·8H₂O的相变点温度变化很小，且过冷度增加不大。但经过DSC测试，循环后Ba(OH)₂·8H₂O相变焓减少，比热也略有降低。通过激光导热仪测试热扩散系数，改性Ba(OH)₂·8H₂O的热导率下降，导热性能减弱。

关键词：八水氢氧化钡；相变材料；改性实验

Abstract

Barium hydroxide octahydrate (Ba (OH) ₂ ·8H₂O) as a good low-temperature phase change thermal storage material, of its high phase change enthalpy, latent heat density, the use of broad areas. But, there is a serious problem of over cooling and phase separation.

First, we begin the modification of barium hydroxide octahydrate by using nucleating agent Y₂O₃ and thickening agent PAM, but, the super-cooling and phase separation had not been improved. Then we used nucleating agent TiO₂ and thickening agent HEC. The results show that when the TiO₂ mass fraction is 0.6%, HEC usage 0.128g, then the modified barium hydroxide octahydrate have very low degree of super-cooling, only 0.2℃, and phase separation had also be improved. After 10 thermal cycles, The results show a slightly phase change temperature shift with the increasing number of thermal cycles, and the degree of super-cooling increase a little. But after the DSC test, the barium hydroxide octahydrate phase change enthalpy decreases and the specific heat is slightly reduced. Thermal diffusion coefficient was tested by laser thermal conductivity meter, the thermal conductivity of modified barium hydroxide octahydrate decreased, and the thermal conductivity had been influenced.

Key Words: barium hydroxide octahydrate; phase change material; modified experiment

目 录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 储热技术简述 1

1.3 相变储热材料概述 2

1.3.1 有机固-液相变材料 2

1.3.2 无机固-液相变材料 3

1.4 对相变材料的综合分析 4

1.5 国内外研究现状 6

1.5.1 国外研究现状 6

1.5.2 国内研究现状 6

1.6 研究目的和主要研究内容 7

1.6.1 研究目的 7

1.6.2 主要研究内容 8

第2章 实验材料及方法、原理 9

2.1 实验用原材料 9

2.1.1 形核剂 9

2.1.2 增稠剂 9

2.2 形核机理 11

2.3 增稠机理 12

2.4 改性八水钡的SEM 13

2.5 DSC 14

2.6 热导率测试 15

第3章 实验过程及结果分析 16

3.1 改性八水氢氧化钡的制备 16

3.2 改性八水氢氧化钡SEM测试 22

3.3 改性八水氢氧化钡的性能研究 22

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 前言

能源对于人类而言是必可不少的。从古代开始，人类文明的向前进步就少不了能源的巨大支撑作用。尤其是以蒸汽机为代表的工业革命以来，能源技术的不断革新有力的推动了经济的快速发展，不断的提高人们的生活水平，改善我们的生活条件。但伴随着不可再生能源过度开采利用，环境遭到污染破坏的形势愈发严峻。能源和环境，是当今时代发展必须关注和重视的热点。当前，以煤炭、石油作为主要能源的国家，已面临严重的环境污染问题，加上化石燃料等不可再生能源的急剧消耗，导致其储量不断减少，人类越来越面临着来自能源的危机。在这种情况下，应更多的开发利用新能源，减少传统能源在一次能源中的比例，从而减少CO₂的排放，还自然一片绿水蓝天。

新能源主要指一些可再生能源，如地热能、水能、太阳能、风能、生物质能等。这些能源储存量巨大而且对环境的污染程度非常低，能够长时间利用，有利于人类与自然环境的共存和发展。我国也提出要“绿色化”，其要求是加大对自然和环境的保护力度，减少环境污染。发现发展新能源，不断对新能源技术进行革新，正是对这一要求的最好体现。

面对来自能源的危机，太阳能的利用在一定程度上减缓了这种危机。很早以前各国就开始利用、发展太阳能。太阳能有着许多优点，如普遍性、无害性和长久性等。当然也有其缺点，包括分散，不稳定，效率低下和成本高昂等。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，减少传统能源的使用，减少雾霾的发生，就必须解决太阳能存储问题，即在辐射强度大时尽可能多的采集太阳能，在夜间或者阴雨天释放，以供使用。而储热技术就能很好地弥补太阳能的储热缺陷^[2]。

1.2 储热技术简述

储热技术是为了平衡供能和耗能之间的关系，减少能量的不合理损耗，增加能量的循环使用，这样可以减少传统能源的消耗，从而对环境的污染大幅降低。

储热技术有显热储热和潜热储热^[3]。显热储热是利用材料自身的比热容来储存、释放热能。当外界热源温度高于介质时，热量将流入介质中并使其温度升高，这就是储热过程；将该介质放入低温环境后，热量将由介质流出并加热环境，此即放热过程。显热蓄热量的计算公式为：