应用于太阳能储热的炭素材料的研究

【摘要】：人类进入工业社会以来，传统能源正以惊人的速度消耗，人类正面临前所未有的能源危机。开发利用可再生能源已成为解决世界能源危机的根源。在太阳能、风能、生物质能等可再生能源中，太阳能因其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和开发的经济性成为最重要的可再生能源。利用太阳能的主要途径之一就是太阳能热发电，而太阳能热发电离不开储热系统，储热系统中的储热材料的研究成为太阳能利用研究的重点。 炭素材料具有导热性好、膨胀系数低、化学性能稳定、耐腐蚀耐磨损性能良好等优势，在太阳能储热领域具有重要的应用价值。但其最大的弱点就是在高温空气等氧化性气氛中的易氧化性，限制它在高温环境中的应用。 本文利用某公司生产的几种炭素材料，研究了其在高温有氧环境中的氧化性，分析影响炭素材料抗氧化性的因素。指出影响炭素抗氧化性的主要因素有：炭素材料的石墨化程度、晶体缺陷、体积密度及杂质的含量等。并就炭素制品的生产原料和生产工艺对产品的微观组织和性能的影响作了分析。从实验结果中分析得到：原料的微观组织与性能对炭素制品的氧化性等性能具有决定性的影响；生产工艺的选择取决于炭素制品的用途，对其微观组织和性能的影响并不是绝对的。 最后本文对炭素材料在太阳能储热领域的应用做出展望。初步设计了利用炭素材料和熔融盐为储热容器和储热介质的储热子系统，并从理论上上基本论证了炭素材料和熔融盐的组合在太阳能储热中应用的可行性。 【关键词】：太阳能储热 炭素材料 抗氧化性 熔融盐
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要7-8
• abstract8-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 储热方式的分类及特点10-12
• 1.2.1 显热储热11
• 1.2.2 潜热储热11-12
• 1.2.3 化学反应储热12
• 1.3 国内外对相变储热材料的研究现状12-14
• 1.4 炭素材料在储热方面的应用研究现状14-18
• 1.4.1 添加石墨混（复）合相变储热材料的研究14-15
• 1.4.2 添加碳纤维混合相变储热材料的研究15-16
• 1.4.3 添加碳泡沫复合相变储热材料的研究16
• 1.4.4 添加膨胀石墨复合相变储热材料的研究16-18
• 1.5 研究的背景、目的和意义18-19
• 1.5.1 研究背景18
• 1.5.2 研究目的和意义18-19
• 第二章 炭素材料的组织与性能19-27
• 2.1 炭素与炭素材料19
• 2.2 炭素材料的成型工艺19-21
• 2.2.1 炭素原材料19-20
• 2.2.2 炭素材料成型工艺20-21
• 2.3 石墨的晶体组织21-24
• 2.3.1 石墨的晶体结构21-23
• 2.3.2 石墨单晶和石墨微晶23
• 2.3.3 石墨多晶23-24
• 2.3.4 石墨晶体的各向异性24
• 2.4 炭素材料的性能24-25
• 2.5 炭素材料的氧化行为25-27
• 第三章 几种石墨材料氧化率的测定和分析27-32
• 3.1 引言27
• 3.2 实验过程27-28
• 3.3 实验结果与分析28-30
• 3.3.1 四种石墨材料的表面形貌的分析28-29
• 3.3.2 四种石墨材料的 X 射线衍射分析29-30
• 3.5 本章小结30-32
• 第四章 生产原料和成型工艺对炭素材料抗氧化性的影响32-37
• 4.1 引言32
• 4.2 实验方案32-33
• 4.3 实验结果与分析33-36
• 4.4 本章小结36-37
• 第五章 炭素材料在太阳能储热领域的应用展望37-41
• 5.1 引言37
• 5.2 储热子系统的设计37-40
• 5.2.1 作为储热容器的炭素材料的选择38
• 5.2.2 储热介质的选择38-40
• 5.3 本章小结40-41
• 结论41-42
• 参考文献42-45
• 致谢45-46
• 附录 A 硕士期间发表的论文46

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