Mg-39%Bi-17%Sn合金热循环稳定性研究开题报告

 2021-08-14 02:17:25

1. 研究目的与意义(文献综述)

近几年来,热能存储系统(tes)的开发已经成为升级聚光太阳能发电(cps)技术的一种有趣的方式。tes系统通过允许太阳辐射的解耦和电力生产次数的增加,有助于延长在低辐照度期间或晚上的电力产生时间。当前的储热技术主要是基于双熔盐槽概念中的潜热储存。然而,由于与相变相关的高存储能量密度和恒定操作温度,潜热存储(lhs)已经成为一个最有趣的可选方案。我们已经研究了几种类型材料(所谓的相变材料-pcm)的潜热存储。相变材料在物相变化过程中可以吸收或释放热量,以其优良的物理化学性能,在储能技术应用中发挥重要的作用,尤其在太阳能系统,工业余热利用,用电调峰有着很大的应用前景。然而,这些材料的主要缺点是它们的低热导系数,这意味着它们的热传导率低。最近几年,为了解决这种局限性我们一直在做一个非常重要的研究。增加tes系统热传输的一种方法是用金属和合金作为相变材料。它们通常有大约2或3个数量级的高密度和高热导率,高于目前使用的储热材料。所选择的相变材料的热稳定性对于确保存储系统长久的寿命也是一个重要的方面。因此,在此次研究中我们进行了短期和长期的热稳定性实验。除此之外,为了保证这个存储系统的可行性,pcm和密封材料之间的化学兼容性也是一个关键的问题。

金属mg在熔融状态下的热稳定性及相对于al对fe基材料的低腐蚀性而引起研究者的注意。在实际应用中相变材料除了满足潜热值高,价格低廉,安全环保以外,在考虑储热系统的经济性的同时,也应该具有足够的使用寿命,al基储热材料在多次热循环后组织成分,材料结构,相变潜热依然稳定,为使相变储热材料在实际应用中取得进展,mg基合金在具备金属相变材料储热性能优点的同时,在熔融状态不与其它材料发生化学反应的优势下,要求研究者不仅仅停留在其相变温度和相变潜热进行测试,也应对其在热循环后的组织,结构及其热物理性能变化有着深入研究。在相变材料的实际应用中,考虑到材料及设备成本,相变材料在多次热循环后热物理性能参数变得尤其重要。

国内外相变材料热循环研究对mg基合金探索较少,金属相变储热材料中al基合金以其综合性能优越占据主导地位,另外,无机盐储热材料,有机材料也得到广泛研究,其中,比较有代表性的是:张仁元等人研究了铝硅二元共晶合金在经历720次加热熔化/放热凝固热循环后相变温度和相变潜热变化;程晓明,李元元等人al-cu-mg-zn进行1000次热循环,对合金相变温度,相变潜热,热导性进行测试;ting等人研究了相变储热材料na2s04·i-120在经历1000次熔化/凝固热循环过程后相变温度与相变潜热变化的微观机理;sayigh等人运用差示扫描量热技术(dsc)对饱和脂肪酸在经历450次热循环后热物理性能的变化进行了研究.国外早在20世纪初提出利用金属储热,直到上世纪70年代因经济能源危机相变储热材料得到重视,我国相变储热材料开发较晚,因此国家大力支持团体及个人对新能源和新材料的研究。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容:

(1)制备mg-bi-sn系合金相变储热材料,利用金相显微镜观察制备合金相组织

(2)运用dsc来分析合金的相变温度及相变潜热

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3. 研究计划与安排

第1-3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4-8周:共晶合金的制备和表征。

第9-12周:共晶合金相变材料性能研究。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]gila,medranom,martorelli,lázaroa,doladop,zalbab,cabezalf.stateoftheartonhightemperaturethermalenergystoragefor

powergeneration.part1-concepts,materialsandmodellization,renewsustenergyrev,(2010)vol.14-1:31-5.

[2]medranom,gila,martorelli,potaux,cabezalf.stateoftheartonhightemperaturethermalenergystorageforpowergeneration.part2-

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