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能源供应的紧张和能源价格的增长促使节能的概念逐渐深入人心,节能技术的研究也成为能源利用领域的热点。蓄能是节能技术的一种重要方式,特别在建筑节能领域,蓄能材料的应用在为人们提供更加舒适的居住和工作环境的同时节约了大量用于建筑环境设备的能量。
本文的研究旨在对一系列在建筑节能等领域有良好应用前景的LiNO3·3H2O为主体的高蓄能密度相变材料进行筛选、制备和性能优化。根据BET电解质溶液热力学模型编制相图计算程序,对含有LiNO3的三元和四元水盐体系LiNO3-Mg(NO3)2-H2O、LiNO3-NaNO3-H2O以及LiNO3-Mg(NO3)2-NaNO3-H2O进行了溶解度相图的预测,得到了三个温度分别为26.5℃、28.6℃和23.9℃的低共熔组成点;通过实验的方式对预测所得三种相变材料进行了相变温度、过冷度、密度和相变潜热的测定,发现材料的相变温度与预测结果符合良好,三种相变材料的蓄能密度分别达到了324.9J/cm3、406J/cm3和376.5J/cm3。
同时,实验发现三种相变材料的过冷度分别为6.4℃、7.2℃和7.4℃。针对所得材料过冷度较大的缺点,筛选了适合以LiNO3为主体的相变材料成核剂,促进材料的成核结晶性能,并对成核剂的最佳添加量进行了实验研究。结果显示,相比于没有任何添加剂的情况,0.5%~1%质量分数成核剂的添加可以将三种体系的过冷度分别降低到2.2~4.7℃的水平;此外,为防止成核剂的沉淀析出,选择羧甲基纤维素钠为增稠剂,促使成核剂在材料中的均匀分布,实验结果表明O.5%以上质量含量的增稠剂可以有效改善成核剂沉淀析出的现象,使相变材料满足工程应用的需要。