摘 要

随着生态环境不断恶化，能源危机不可避免，更改已有的供能模式，提出以可再生能源和清洁能源为中心的新型供能模式迫在眉睫。至此，相变储能材料以其独特的储热方式和稳定的储热能力受到国内外的广泛关注，各国都采取相应措施对相变储热材料的研究和发展提供便利。

本实验是以十八醇作为基体，以泡沫碳复合NiO的材料作为基体材料，使十八醇填充在孔隙结构中。泡沫碳（foamy carbon）作为一种多孔材料，是以孔泡和孔泡壁之间的相互连接形成三维网状结构，这种结构是十分优良的快速传热换热通道。通过600 ℃碳化处理后的泡沫碳，其孔隙结构更加完整。此外层片状结构的NiO复合在泡沫碳的碳骨架上，可以进一步增加比表面积。同时通过毛细作用和吸附力，可以使十八醇很好的被封装，防止其在使用过程中泄露。

实验过程中，我们通过熔融共混法和真空吸附法制备各类基体材料和十八醇的复合，包括未碳化处理的泡沫碳、600℃碳化处理的泡沫碳以及泡沫碳复合NiO。通过不同的材料测试方法对各类相变材料进行表征，包括化学组分、微观形貌、热导率、相变潜热、红外图谱等，以此揭示关于材料的成分、结构和性能之间的关系。实验结果表明，泡沫碳和NiO的加入提升了十八醇的储热导热性能，其热导率提升至0.51W·m^-1·K^-1,改善了其使用的安全性，是十分优秀的基体添加剂。

关键词：十八醇；泡沫碳；NiO；相变储热；热导率

Abstract

The world is in the process of rapid development. In order to achieve technological innovation and people's life happiness, we need to change the existing energy supply model and propose a new energy supply model centering on renewable energy and clean energy.So far, phase-change energy storage materials have attracted extensive attention at home and abroad for their unique heat storage mode and stable heat storage capacity, and all countries have taken corresponding measures to facilitate the research and development of phase-change heat storage materials.

In this experiment, octadecanol was used as the core material and foam carbon composite NiO as the matrix material to make octadecanol fill in the pore structure.Foamy carbon, as a kind of porous material, is a three-dimensional network structure formed by the interconnection between the pore bubbles and the pore wall, which is a very excellent fast heat transfer and heat transfer channel.By 600℃ after carbonization of carbon foam, its pore structure more complete.In addition, the lamellar structure of NiO is compounded on the carbon skeleton of foam carbon, which can further increase the specific surface area.At the same time, octadecanol can be well encapsulated by capillarity and adsorption to prevent its leakage during use.

During the experiment, we make all kinds of substrate materials and octadecanol composite by the melt blending method and the vacuum adsorption, including not carbonization of carbon foam, 600 ℃, carbonization of carbon foam and foam carbon composite NiO.Various phase change materials were characterized by different material testing methods, including chemical composition, microscopic morphology, thermal conductivity, latent heat of phase change, infrared spectrum, etc., so as to reveal the relationship between the composition, structure and properties of materials.The experimental results show that the addition of foam carbon and NiO enhances the heat storage and thermal conductivity of octadecanol,.It^,s thermal coanductivity was increased to 0.51W·m^-1·K^-1.And it also improves its safety and is an excellent matrix additive.

Keywords: octadecanol;Carbon foam;NiO;Phase change heat storage;Thermal Conductivity

目录

第一章　绪论 1

1.1 前言 1

1.2新能源的发展应用 1

1.3储热技术 2

1.4相变储热材料 3

1.5国内外研究现状 4

1.6选题目的及主要内容 4

1.6.1选题意义 4

1.6.2选题目的 5

1.6.3选题内容 5

第二章 实验部分 6

2.1实验材料选择 6

2.2实验仪器 6

2.3 NiO@泡沫碳改性十八醇相变材料的制备 7

2.4 本章小结 7

第三章 NiO@泡沫碳改性十八醇相变材料性能分析 8

3.1相变材料的物相和显微结构 8

3.1.1 XRD数据分析 8

3.1.2 SEM图像及分析 9

3.1.3 X射线能谱分析 11

3.2 相变材料的红外分析 12

3.3 相变材料的热物分析 13

3.3.1 DSC图像及数据分析 13

3.3.2热导率数据分析 15

3.4 本章小结 16

第四章 结果与展望 16

4.1 结果 16

4.2 展望 17

参考文献 18

附录1 19

附录2 20

致谢 21

第一章　绪论

前言

如今的世界正处在自主研发和自主创新的阶段，人们在科技创新和经济增长上花费更多的时间和能源，而作为全球能源最大的消耗方——化石能源，其消耗比也在不断增长。化石能源在利用的过程中产生的有害气体不断影响着全球生态和生活，温室效应、环境污染等情况也越来越剧烈。同时，化石能源作为非可再生能源，总量有限，短期内不能得到补充，用之则少。太阳能作为一种清洁能源和可再生能源，伴随着全球环境问题和能源短缺问题出现在大家的视野范围内，这使得研究出新型高效可持续的能源供应体系以合理利用能源成为科研领域的重中之重。

相变储热材料便作为其中一种受到广泛关注。相变材料储热本质便是以相变材料为主要部分，利用一定条件进行控制使得材料可以吸收或释放能量，以供人们的需求使用^[1]。根据材料储热方式的不同，我们将储热方式分为三种：潜热储热、显热储热和化学反应储热^[2]。潜热储热是指相变材料发生相变反应时，材料将吸收热量或释放热量，在这个过程中能量将得到储存或释放；显热储热是指材料在储热的过程中，材料不发生相变，只存在自身温度发生变化；化学反应储热的基础是可逆反应：利用材料进行化学反应使得能量在过程中得以储存或释放^[2]。