摘 要

太阳能是一种遍布全球并且易于使用清洁无污染的能源，是新能源发展的重点之一。太阳能在采集、存储、运输和使用过程中，在数量、结构和时间上太阳能的使用存在转化的问题，需要采取技术手段去解决。采取人为技术手段去采集储存和运输释放热能达到有效利用热能的目的，这种技术手段可以叫做储热技术。无机熔盐包括硝酸盐，碳酸盐，金属氯化物和它们共晶混合物等，因为其熔点低，沸点高，热稳定性好，比热容大，粘度较低，安全易得，而且其成本低，所以大量的应用于太阳能发电工程。但无机盐也仍存在比热相对较低的特点。所以本文主要进行比热的研究。

选择利用水溶液法纳米颗粒改性硝酸熔融盐复合材料来提高其比热，通过差示扫描量热分析法表征材料的相变温度、相变潜热和比热的测定。利用场发射电子扫描显微镜从微观角度观察物质结构，解释比热提高的原因。

本文通过在30%LiNO₃-18%NaNO₃-52%KNO₃三元混合硝酸盐中掺入SiO₂、ZnO和Al₂O₃纳米颗粒，有效的提高了硝酸盐储热材料的比热。

本文阐述了掺入纳米颗粒增强硝酸盐储热材料比热的机理，认为固体的比热取决原子振动的数量，三元硝酸盐储热材料的比热增强来源于高能量的振动单元的产生、界面热阻和半固体层的综合作用。

关键词：硝酸盐；储热性能；比热；纳米颗粒

Abstract

Solar energy as a clean pollution-free renewable energy, and easy to use, is becoming one of the focus of the new energy development in our country. Solar energy in the process of development, transformation, transportation and utilization, exists between the supply and demand of heat quantity, form and time differences. In order to compensate for these differences, the implementation of heat efficiency, usually adopt heat storage and release process of human or technical means, this technique is called thermal storage (can) technology. Inorganic molten salt including nitrate, carbonate, metal chlorides and their eutectic mixture, etc., because of its low melting point, boiling point, high thermal stability, heat capacity, low viscosity, safe and easy, and the price is low, so widely used in solar power. But inorganic salt also still has the characteristics of the specific heat is relatively low. So this paper mainly conducts research in specific heat.

Selection using the method of aqueous solution nanoparticles modified molten salt nitrate composite material to improve its specific heat, by differential scanning calorimetry analysis characterization of the phase change temperature and phase change latent heat and the determination of specific heat. Using field emission scanning electron microscope to explain why the specific heat increase from the microscopic view.

Based on 30% NaNO3 LiNO3-18% - 18% - KNO3 ternary blend nitrate adding SiO2, Al2O3 and ZnO nanoparticles, effectively improve the specific heat of nitrate heat storage material.

This paper expounds the incorporation of nanoparticles enhance nitrate, the mechanism of heat storage material heat think solid specific heat depends on the number of atomic vibration, ternary nitrate heat storage material heat enhancement comes from the generation of high-energy vibration unit, interface thermal resistance and semi solid layer combination.

Key words: Nitrate; Store thermal performance; Specific heat; Nanoparticles;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 储热技术及材料 1

1.1.1 储热技术 1

1.1.2 相变储热的概念 2

1.1.3 熔融盐储热材料 2

1.2 相变储热材料的应用 3

1.3 相变储热材料的应用展望 4

1.4纳米流体 5

1.5 研究目的及目标 5

1.5.1 研究意义及创新点 5

1.5.2 研究目标 6

1.5.3 研究内容及技术路线 6

第2章 水溶液法制备纳米颗粒增强无机盐储热性能研究 7

2.1 实验药品及实验仪器 7

2.1.1 实验药品 7

2.1.2 实验仪器 7

2.2 纳米流体的制备 8

2.2.1 纳米流体基液的配制 8

2.2.2 纳米流体的配制 8

2.3 结构分析与性能测试 9

第3章 结果和讨论 11

3.1 相变温度和相变潜热 11

3.2 比热增强的研究 16

3.3显微组织及物相分析 19

第4章 结论 22

致 谢 25

参考文献 26

第1章 绪论

目前阶段，全球性的环境污染和能源缺乏问题是人类正面临的问题之一，其中，太阳能作为遍布全球的清洁能源具有极大的优势，利用其进行热发电早就进入现代人的探究领域。太阳能热发电是通过传热工质和传统发电设备将太阳辐照产生的热能直接转化为电能的发电形式，故称之为太阳能热发电。为了达到有效利用太阳能的目的，通常使用储热（能）技术。高温储热技术^［1］是太阳能热发电发热产业的关键技术， 是指在高温段（200~1 000 ℃）用储热材料进行热能的存储与释放，以解决热能供应在某些时间和强度无法满足要求的情况。目前，无机熔盐包括硝酸盐，碳酸盐，金属氯化物和它们共晶混合物等，因为其熔点低，沸点高，热稳定性好，比热容大，粘度较低，安全易得，而且成本低廉，所以大范围的用于太阳能发电。

1.1 储热技术及材料

现在研究的储热方式主要分为：显热储热、潜热储热和化学能储热^[1]。

1.1.1 储热技术

显热储存（STES）通过升高固体或液体的温度来储存热能。其原理是基于充放热过程中材料本身的比热容和温度的变化，显热的数值是储热材料比热容、温度变化及材料质量的函数，如式(1-1)所示

（1-1）