摘 要

随着能源的大量消耗，太阳能的开发研究日益受到关注。目前影响太阳能的大规模利用的是储能材料的问题。十八醇相变材料作为有机相变材料的一种，具有较高的相变潜热、良好的化学稳定性和合适的相变温度等优点，同时也具有导热系数小的缺点。碳纳米管是一种导热系数非常高的材料，且密度和有机物较为接近，可以通过向十八醇中复合碳纳米管的方法提高其导热性能。但工业多壁碳纳米管通常缠结在一起，并且很难分散于有机介质中。因此，我们选择在复合过程中加入分散剂十二烷基苯磺酸钠，以提高多壁碳纳米管在十八醇中的分散性。利用SEM、FT-IR、DSC和Hot Disk热常数分析仪等手段测试了复合相变材料的微观结构和热物性能，探究了不同直径的碳纳米管的加入对十八醇相变材料的微观形貌、相变潜热、相变温度及导热系数等热物性能的影响。

关键词：十八醇；相变材料；相变潜热；导热系数；碳纳米管

Abstract

With the large consumption of energy, the development of the solar energy research has received increasing attention. The current impact of large-scale use of solar energy is the problem of energy storage materials. 1-Octadecanol(OD) as a kind of organic phase change material, has a high phase transition latent heat, good chemical stability and the appropriate phase transition temperature advantages, but also has the small thermal conductivity of the shortcomings. Carbon nanotubes (CNTs) have a very high thermal conductivity, and the density is close to that of organic matter. We can improve the thermal conductivity of OD by adding CNTs to it. But Multi-walled carbon nanotubes as produced are usually entangled and not ready to be dispersed into organic matrix. Therefore, we chose to add dispersant (SDBS) in the composite process to improve the dispersibility of multi-walled CNTs in OD. The microstructures and thermal properties of the composite phase change materials were tested by SEM,FT-IR,DSC and Hot Disk thermal constant analyzer. And we studied the effects of the addition of CNTs with different diameters on the microstructure, phase change latent heat, phase transition temperature and thermal conductivity of OD phase change materials .

Key Words: 1-Octadecanol; phase change material; phase change latent heat; thermal conductivity; carbon nanotube

目 录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 太阳能的发展与应用 1

1.3 储热材料简介 2

1.3.1 储能材料简介 2

1.3.2 相变储热材料简介 2

1.3.3 相变储热材料选择标准 3

1.3.4 相变储热材料存在的问题 4

1.4 相变储能材料的国内外研究与发展 4

1.5 选题意义与研究内容 5

1.5.1 选题意义 5

1.5.2 研究内容 5

第2章 实验过程 6

2.1 主要原料与试剂 7

2.2 主要仪器设备 7

2.3 本章小结 8

第3章 复合相变材料性能测试 9

3.1 扫描电子显微镜（SEM）分析 9

3.2 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析 9

3.3 差示扫描量热法（DSC） 9

3.4 导热系数测定 10

3.5 本章小结 10

第4章 实验结果分析 11

4.1 扫描电子显微镜结果分析 11

4.2 傅里叶变换红外光谱结果分析 12

4.3 差示扫描量热仪数据分析 14

4.4 热常数数据分析 15

4.5 本章小结 15

第5章 结论 16

参考文献 17

致谢 19

第1章 绪论

1.1前言

随着时代的发展，以及两次“石油危机”的提醒，能源问题从一个少有人提及的名词变为如今获得人们普遍关注的话题。在全球经济高速发展的今天，尤其是对于正处于高速上升期的中国来说，能源短缺成为了一个限制中国发展的巨大枷锁，即我国正面临着严重的能源短缺危机。拥有960万平方公里国土面积的中国，境内矿藏丰富，拥有的化石能源资源总量虽然很大，但人均拥有量远远低于世界平均水平，煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油和天然气的人均拥有量为世界平均水平的1/15。所以，看上去拥有很多能源资源的中国实际上能源资源的储量严重不足。并且目前我国的发展正处于高速上升期，能源的消耗速度也会越来越快，若不能及时解决能源短缺问题，中国将陷入无法发展或者发展受到严重制约的境地。除此之外，不合理的能源结构还引发严重的环境危机。我国是世界上少数几个以煤炭等化石燃料为主要能源的国家。众所周知，化石燃料的燃烧将会产大量的二氧化碳并伴随着很多的粉尘颗粒如PM2.5，这会给自然环境和人体健康带来巨大的危害。

因此，无论是从能源短缺造成国家发展受限还是化石能源的使用造成环境污染来说，能源结构的不合理已经严重威胁到国家的发展和我们每个人的切身利益，解决能源结构问题迫在眉睫。

1.2太阳能的发展与应用

从前文我们已经了解到当前的能源状况，而要调整能源结构，最直接的方法就是尽可能开发出新能源以调整化石能源在总能源的占比。

新能源又称非常规能源，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的非传统能源，主要包括太阳能、潮汐能、风能、地热能等。在这些能源中，尤其以太阳能最为大家了解并且也是我们研究最多的一类新能源。太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有光热转换和光电转换两种方式，分别对应太阳能热水器和太阳能电池这两种太阳能的最主要应用方面。太阳能作为一种新能源，具有清洁环保，无污染，可利用价值高等优点，且太阳能几乎没有能源短缺的可能，这些都决定了其在新能源开发利用中不可取代的地位。但同时，太阳能还有一些不可忽略的缺点存在。首先是分散性：尽管最终到达地球表面的太阳辐射的总量很大，但是单位面积下的辐射量很少，即其能流密度很低。其次是不稳定性：由于其受到天气变化和地理位置等因素的影响和限制，所以最终到达地面的太阳辐照极不稳定。然后是效率低和成本高：目前我们对太阳能的研究虽然已经达到相对较高的水平，但仍然没有解决其在工业上大量应用的难题，即储存材料的问题，能应用于太阳能利用上的材料普遍存在成本较高或转换效率低的问题。最后是太阳能板污染：现阶段，太阳能板本身的寿命有限，一般3-5年就需要进行更换，但是更换下来的太阳能板很难被分解再次利用，从而造成一定程度的污染。虽然太阳能缺点很多，但只要努力克服这些不利因素，将给我们带来真正的取之不竭、用之不尽的能源。