摘 要

为解决单一有机相变材料的相变温度和储能温度不匹配以及有机相变材料热导率低等问题。本文尝试采用赤藓糖醇/十八醇为相变材料，膨胀石墨为导热增强相，制备出复合相变储热材料，并通过差示扫描量热仪、常数分析仪、傅里叶变换红外光谱仪对实验中制备的膨胀石墨/赤藓糖醇/十八醇复合相变储热材料进行结构和热性能研究。

通过对复合相变材料进行FT-IR分析， 结果表明十八醇/赤藓糖醇二元体系之间没有发生化学反应，仅以物理方式结合在一起； DSC分析图谱结果表明，十八醇含量为70wt.%时，赤藓糖醇/十八醇二元体系出现低共熔点，其升温过程中均出现单一的吸热峰； DSC表结果表明，随着膨胀石墨含量的增加，相变焓出现非常明显地减小，而吸热焓在膨胀石墨含量2 wt.%时，相差最小13.306J/g,仅为理论值的5.00%；放热焓在膨胀石墨掺入量2wt.%时，相差最小6.496J/g,仅为理论计算值的2.70 %；膨胀石墨的掺入可以大幅度提高十八醇/赤藓糖醇7/3 配比(低共熔点)的导热系数；通过添加膨胀石墨（ＥＧ）提高了复合相变材料 的热导率，导热性能测试结果表明在膨胀石墨掺量为10wt.%时，热导率提高至13.86 倍。综合DSC和导热系数图表分析，在膨胀石墨含量8wt.%时，复合相变材料综合热性能较好，相变焓降低不大，为19.42%，导热系数为5.6332 W·m^-1·K^-1，相比基体材料提高了约10.8倍。

关键词：十八醇、赤藓糖醇、膨胀石墨、复合相变储热材料

Abstract

In order to solve the problem that the phase transition temperature and energy storage temperature of single organic phase change materials are not matched and the thermal conductivity of organic phase change materials is low. This paper attempts to erythritol / octadecyl alcohol as the phase change material, graphite as the heat conduction reinforcement prepared composite phase change material for heat storage. By DSC, constant analyzer, FT-IR for preparation of expansive graphite / erythritol / octadecyl alcohol composite phase change heat storage materials to carry out the study on structure and thermal performance

Through FT-IR analysis of composite phase change materials, the results showed that eighteen alcohol / erythritol two system in the absence of a chemical reaction only in a physical manner together with.DSC analysis results showed that eighteen alcohol content is 70wt.%, erythritol / eighteen alcohol two yuan system has low melting point, the temperature rise in the process of both single endothermic peak.DSC results show that with the increase of graphite content, the enthalpy appeared obviously decreased, and the enthalpy of expanded graphite content in 2 wt.%, the smallest difference is only 13.306J/g, the theoretical value of 5%; the incorporation of graphite exothermic enthalpy 2wt.% expansion, the smallest difference 6.496J/g that was calculated for the theory 2.70. Expanded graphite doping can greatly improve the eighteen alcohol / erythritol 7/3 ratio (low melting point). The coefficient of thermal conductivity by adding expanded graphite (EG) To improve the thermal conductivity of composite phase change materials, thermal performance test results show that in expansion graphite content is 10wt.%, the thermal conductivity increased to 13.86 times. Comprehensive DSC and thermal conductivity of chart analysis, in expanded graphite content 8wt.%, composite phase change materials comprehensive thermal performance better. The enthalpy of phase change is less than that of 19.42%, and the coefficient of thermal conductivity is 5.6332 M^-1 / K^-1 W, which is about 10.8 times higher than that of the base material.

Keywords: Eighteen alcohol, Erythritol, Expanded graphite, Composite phase-change material

目录

摘 要 III

Abstract IV

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2储热技术概述 2

1.3相变储热材料分类及特点 3

1.4 相变储热材料的选择 4

1.5 相变材料导热强化方法 5

1.5.1加金属填料 5

1.5.2加石墨 5

1.5.3胶囊封装 6

1.5.4加肋片 6

1.5.5加碳纤维 6

1.5.6 组合相变材料 6

1.6相变储热材料的应用 7

1.7文主要研究内容及意义 7

第2章 实验 8

2.1原料及仪器 8

2.2 复合相变材料的制备 8

2.3 测试与表征 8

第3章 结果与讨论 10

3.1 FT-IR分析 10

3.2 DSC分析 11

3.3热导率分析 15

第4章 结论 17

参考文献 18

致谢 20

第1章 绪论

1.1研究背景

能源是人类活动的物质基础。在当今世界，能源的发展和环境恶化，是所有人类共同关心的话题。世界经济的发展和现代化，离不开化石能源的广泛的投入应用，如石油、天然气、煤炭。随着人类社会快速发展，能源的作用变得越来越重要。非再生能源（石油、煤炭、天然气、油页岩、核能等）的过度开发和使用，其储藏量的日益减少，最终必将导致全球能源危机。并且在开发和应用过程中传统的化石能源也会产生并排放出大量有害物质，当其超过大自然的自我净化能力时，会引发全球范围内的生态破坏、环境污染、气候恶化、温室效应等问题。因此，在追求社会经济大的发展时，也要兼顾环境问题。随着近代世界高速发展，人类的物质资源越来越丰富，生活越来越富足，然而人的欲望是无穷的、不满足的。而人的能力也不如人们所想的那么大，人定胜天从来都是神话而不是生活。在对自然界的认识和了解仍相当匮乏，也缺少一定的手段去改造大自然，有效地利用自然资源，仅开采易开采的自然资源，并且简简单单地利用一下，如石油在以前仅仅提炼出汽油、煤油，余下则沦为废弃物，即是对环境的污染，也是对资源的浪费。现在世界上皆是如此，在没更一步能力有效利用且自身富足的情况下，为了加快发展，不顾资源的浪费、环境的恶化，去掠夺自然资源，例如美国在中东兴风作浪抢夺石油。可以说，社会与科技的大步发展就在近百年里，但环境恶化也是如此，从开始的无环保理念竭泽而渔到后来环境恶化到后来无能力治理，先破坏后治理从来都要巨大的代价的。但直至今日，人们已经停不下来了，落后就要挨打。因此，自然资源枯竭及生态环境恶化始终威胁着我们，如果在大自然崩溃前，科技没有发展到足够地步，人类就会被毁灭。是以，减少非再生能源的消耗，提高现有能源的利用效率，开发新的可再生清洁能源就成为当今社会的研究重点。

现如今，研究比较热门、有望在今几十年里大规模应用的环保的新能源（可再生能源）主要有：太阳能、风能等。对于地球来说，风能和太阳能是取之不尽、用之不竭的健康能源、清洁能源，必将会成为人类社会能源发展应用的主潮流。相较于太阳能，地域、天气、季节等因素对风能制约更大，风能的连续性与稳定性更加不好，且风能的总量远小于太阳能。故社会上研究的重点、热点放在了太阳能储热。