氯化盐/陶瓷定形复合相变材料的制备和热物性研究

摘要

为了开发一种低成本、热性能好的蓄热材料,本文选用氯化盐(CaCl2-NaCl-KCl)作为相变材料,氧化铝(α-Al2O3)为载体材料,膨胀石墨(EG)为导热增强剂,通过混合烧结法制备出CaCl2-NaCl-KCl/α-Al2O3/EG定形复合材料.基于X射线衍射(XRD)分析可知,氯化盐、氧化铝、EG在样品烧结过程中仅仅是物理混合,不发生化学反应;通过扫描电子显微镜(SEM)观察微观结构发现,氯化盐和氧化铝均匀混合并附着在EG的孔隙中,EG形成的孔隙有利于防止熔盐液体泄漏.通过对复合材料的热物性测量,结果表明,CaCl2-NaCl-KCl/α-Al2O3/EG复合材料在相变前(150～450°C)的比热容为1.35 J/(g·K),导热系数为5.03 W/(m·K);相变后(520～640°C)的比热容为1.43 J/(g·K),导热系数为3.18 W/(m·K).与纯氯化盐相比,复合材料的熔点基本不变,在100～700°C使用范围里,复合材料的蓄热密度为902.5 kJ/kg,较纯氯化盐增加了8.3％.所制备的CaCl2-NaCl-KCl/α-Al2O3/EG复合材料,使用过程中始终保持固定形状,比热容和导热系数有较大提高,本研究为高温储热领域提供了一种可供选用的低成本且综合性能好的储热材料,为推动氯化盐在高温储热领域的实际应用提供了筛选依据.