十八醇/氧化石墨烯储热材料制备及性能研究开题报告
2021-03-11 00:21:32
1. 研究目的与意义(文献综述)
人类的发展给人类社会带来了极大的进步,但同时也给大自然带来了一系列严重的问题,并逐渐影响到了人类自身的生存,而能源问题、污染问题尤为严重。在这一情形下,世界各国都开始积极地研究可再生能源,包括太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能等。其中太阳能被认为是最有潜力的可再生能源。然而,夜间没有阳光,因此必须用一种有效的方式储存白天的太阳能,在夜间使用。储能方式有机械、电能、化学、热储能(tes)等方法,而潜热储能被认为是热储能中最有效的方法。
潜热储能材料又称为相变材料(pcms),利用的是材料在相变过程中向环境吸收或放出热量,从而达到控制环境温度和节能的目的。相变材料具有储热密度高、储热放热近似恒温、相变温度范围宽和易于控制的优点,可广泛应用于太阳能热利用、航空航天、电力的“移峰填谷“、废热和余热的回收利用及工业与民用建筑采暖与空调节能等领域。在相变材料中,无机相变材料因腐蚀性、过冷严重和相分离等缺陷而限制了应用范围。相比之下,有机相变材料在相变温度、相变潜热和理化性能等方面具有明显的优势。有机相变材料按相变形式分为固-固、固-液、液-气和固-气等4类,后两者由于在相变过程中生成大量的气体,相变物质的体积变化很大,固-固相变材料相变潜热较低,价格高,固-液相变材料的主要优点是廉价易得,但相变过程中存在过冷和相分离现象,会导致储热性能恶化、易产生泄漏、污染环境、腐蚀物品、封装容器价格高等缺点。
为解决固-液相变材料的这些缺点,可将pcms吸附于无机多孔材料表面和层间形成复合相变材料或将其包裹于有机高分子内部形成相变微胶囊或定型相变材料,不仅可以保证相变材料的贮热性能,而且可以提高其稳定性和热导性。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:以石墨烯作为框架包覆材料,以十八醇作为基体,通过溶液混合法制备石墨烯包覆十八醇复合相变材料;
材料表征:以ftir分别测试氧化石墨烯、改性氧化石墨烯、十八醇及复合材料的化学结构,分析化学键的改变情况;以sem观察复合材料的分散性及包覆情况和界面微观结构;dsc测定复合相变材料的相变温度和相变潜热,分析石墨烯对十八醇热性能的影响机理;xrd测定纯十八醇和复合材料的xrd谱线,观察各谱线的衍射峰,分析材料的物相及物理化学变化。
3. 研究计划与安排
第1-2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 3-7 周:按照设计方案,制备十八醇/氧化石墨烯复合相变材料。
第 8-13 周:采用 ftir、sem、dsc、xrd 等测试技术对复合材料的物相、显微结构、热物理性能进行测试。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] shamseldin a. mohamed, fahad a. al-sulaiman, nasiru i. ibrahim, md.hasan zahir, amir al-ahmed, r. saidur, b.s. y#305;lba#351;, a.z. sahin, a review oncurrent status and challenges of inorganic phase change materials for thermalenergy storage systems, renewable and sustainable energy reviews, volume 70,april 2017,1072-1089, issn 1364-0321.
[2] 周建伟,王储备,褚亮亮等.石蜡/氧化石墨烯复合相变材料的制备及其热物理性能[j].精细石油化工,2013,30(2):51-54.doi:10.3969/j.issn. 1003-9384.2013.02.013.
[3] 王毅,夏天东,冯辉霞.有机相变储热材料的研究进展.材料导报,2011,(3);66-74.