我國是一個能源消耗大國, 近些年由於化石能源的過度開採及使用, 環境和生態問題日益突出, 嚴重影響和制約著我國經濟的可持續發展. 因此, 研究開發低汙染排放, 性能穩定的新能源及高效節能技術成為我國能源領域技術的關鍵. 儲能技術作為重要的節能技術, 近年來引起各行業的廣泛關注, 其核心關鍵是成本低廉, 性能穩定的相變儲能材料.
水合鹽相變儲能材料作為一種固-液相變儲能材料, 具有原料豐富, 儲熱密度高, 環保, 價格低等優點, 在太陽能的高效利用, 工業餘廢熱的利用, 跨季節儲熱採暖, 智能溫室, 食品儲存保鮮, 輕紡行業等方面有著廣闊的市場前景及經濟效益. 但水合鹽相變儲能材料在實際應用過程中會遇到過冷, 相分離, 非協調性熔解, 熱傳效率低 (熱導率低) , 體積變化, 迴圈穩定性, 結晶速率慢以及熱化學穩定性等問題.
針對上述問題, 中國科學院青海鹽湖研究所鹽湖資源化學實驗室周園研究團隊通過綜合研究提升水合鹽相變儲能材料性能及拓寬應用範圍. 基於密度泛函理論對溶液結構進行分析計算, 得出對影響熔鹽相變溫度的改變的主要因素是添加劑中陽離子; 通過將Al 2O3納米粒子引入到CaCl 2·6H 2O相變材料體系中, 採用SrCl 2·6H 2O和Al 2O3納米粒子作為成核劑, 證實利用納米粒子成核劑 '協同效應' 可實現降低或消除過冷; 將石墨烯作為添加劑, 可提高水合鹽相變材料的熱導率且提升其熱穩定性和迴圈穩定; 通過真空吸附, 表麵包覆構築CaCl 2·6H 2O/矽藻土/石蠟微納核殼結構相變儲能材料, 驗證了微納核殼結構的 '限域效應' 和 '核殼效應' 對材料相變性能和熱穩定的協同提升. 這種研究思路對於水合鹽相變儲能材料的開發具有重要意義. 詳細內容參見《鹽湖研究》2018年第2期 '研究亮點' 9-15頁.
納米粒子對CaCl
2·6H
2O相變材料過冷度的影響
六水氯化鈣, 複合材料和包覆的複合材料在迴圈中焓值變化 (a)相變焓值 (b)相變溫度
