硬脂酸/酸化碳纳米管储热材料研究开题报告
2020-04-23 19:56:45
1. 研究目的与意义(文献综述)
储能技术是应对全球能源挑战的关键技术之一,其可以通过调节能源供需的差异提高能源利用效率。热能储存技术就是为了将能量短期或者长期存储,利用人为技术将热能收集、转移和储存来让能源多用途、高效和环境友好使用。其中的潜热存储由于储能密度高,输出温度稳定,节能效果显著的优点,目前已成为能源科学和材料科学方面的一个非常热门的研究点并广泛应用于工业余热利用、建筑节能、电子散热、航天等方面。
以潜热形式存储能源的相变材料按材料形态转变方式可分为三类。其中固-液相变材料是最为常用的潜热储热材料。固-液相变材料在熔化和凝固的相变过程中能释放出大量的热量,并有较小的温度、压力及体积变化。而在低温相变储能材料中,有机脂肪酸因为其可调节的相变温度、低成本、无过冷现象及化学和热稳定性等优点吸引了研究者的广泛关注。硬脂酸有着较合适的相变温度和较大的潜热。但是硬脂酸同样有着有机相变储热材料低热导率和易泄露的缺点,作为评价相变储热材料的两个重要因素,这两个缺点促进了大量关于如何提高热导率和防止熔融态相变材料泄露的研究,例如添加高热导材料金属颗粒、泡沫金属等和si2o包覆相变材料、pmma形成核壳结构。然而,这些导热增强相和包覆材料不是增加复合相变材料的成本就是减少了潜热。
碳纳米管(cnts)因其特殊结构、优异的电学和光学性质及高热导率被用来合成复合相变储热材料以提高热导率。但是,纳米尺度效应导致的分布不均和严重聚集使碳纳米管不能充分发挥其高热导的特点,使复合相变储热材料的热导率提高少。提高碳纳米管的分散性让其充分发挥高热导特性是急需解决的问题。王等人发现球磨和碱处理后的纳米碳纤维能增加棕榈酸的潜热,因为改性纳米碳纤维的氢键相互作用能够加强纳米碳纤维与基质的粘附。而同样,使用浓酸混合物的化学氧化法、球磨和碱化处理可将羟基和羧基等官能团引入碳纳米管的表面,这有助于碳纳米管和相变材料的强界面结合和减少本身之间的结合。
2. 研究的基本内容与方案
研究(设计)的基本内容:
硬脂酸/碳纳米管复合相变材料的制备、材料物相与微结构和形貌表征、硬脂酸/酸化碳纳米管相变材料热性能及动力学研究
研究目标:
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-7周:按照设计方案,制备相变复合材料。
第8-11周:对复合材料的热物性能进行表征。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]tyagi v v,kaushik s c, tyagi s k, et al. development of phase change materials basedmicroencapsulated technology for buildings: a review [j]. renewable amp;sustainable energy reviews, 2011, 15(2):1373-1391.
[2]regin a f, solankis c, saini j s. heat transfer characteristics of thermal energy storage systemusing pcm capsules: a review [j]. renewable amp; sustainable energy reviews,2008, 13(2):318-345.
[3]mao q.recent developments in geometrical configurations of thermal energy storage inconcentrated solar thermal power plants: a review to recent developments [j].applied energy, 2015,160:286-307
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