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3·3表征分析 3·3·1 T-history方法
实验装置如图2所示，其中1为恒温槽，2为装有相变材料的溶液瓶，3为温度计。 在加热过程中，将相变材料置于40℃的恒温槽中加热，相变材料在发生相变时 一般都会在较长时间内维持一个恒定的温度范围，以这一温度范围作为相变材 料的熔解温度；而在冷却过程中，为了得到一个较低的恒温环境，在水槽中混 入冰块，并维持水槽温度在8～13℃，冷却过程中材料温度逐渐降低，待发生 凝固时由于体系放热，温度迅速上升，之后又缓慢降低。我们将迅速上升之前 的温度最低值作为材料的凝固温度。
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3.2 材料的制备
将CaCl2·6H2O、MgCl2·6H2O以及H2O按照表１中所示的组 成比例混合，并在恒温磁力搅拌器中搅拌加热，待混盐完全溶
解并混合均匀之后添加一定量的成核剂－硼砂，继续搅拌加热 至硼砂溶解完全后将CaCl2-MgCl2-H2O混盐溶液转移至溶液瓶中。
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现有无机盐相变储能材料熔解温度过高，一般都无法在较低温 度（20℃左右）熔解，相变材料凝固温度范围过窄，无法在不同 季节或不同地域的夜间温度下凝固。所以本研究以CaCl2-MgCl2H2O三元体系相图为研究基础，通过向该体系中加入MgCl2·6H2O 来达到调节材料熔点的目的。主要利用T-history方法和DSC 法 （差示扫描量热法）研究了不同CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系的相变 性能，制备出适用于不同温度范围的CaCl2-MgCl2-H2O混盐相变储 能材料。
Journal of Materials Science &Engineering
相变温度可调的无机混 盐体系相变储能材料
主讲人：材料133
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1·摘要 2· 引言 3· 实验
3·1 原料 3·2 材料的制备 3·3 表征分析
3·3·1 T-history方法 3·3·2 差示扫描量热法 4· 结果与讨论
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现阶段针对这两种无机盐相变材料的研究较多，其中Kern发 现由于CaCl2·6H2O的熔点在29℃左右，利用CaCl2·6H2O作为相 变材料制备的塑料大棚在相变过程中温度会达到33℃；为了使无 机盐相变材料能够满足特定使用环境的温度范围、解决相变过程 中出现的过冷和相分离现象，一般需要在无机水合盐中添加一些 的添加剂。Nishina等人介绍了几种能够应用于温室大棚夜间加热 的无机盐相变材料，在芒硝（Na2SO4·10H2O）中添加一些的添加 剂可以将熔点降低到20℃左右；而McMullin等人为了降低 CaCl2·6H2O的相变温度，通过加入一定量的H2O而达到了一定的 效果:90% CaCl2·6H2O和10%H2O组成的体系相变温度接近25℃。
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3 实验 3·1原料
去离子水（经离子交换和二次蒸馏 过的纯水，PH＝6.6）；硼砂；六水 氯化钙和六水氯化镁，经过至少两次 重结晶后使用，取少量二次重结晶样 品用ｘ射线衍射仪测量产物的晶体结 构，如图１为二次重结晶样品的ＸＲ Ｄ图谱。从图１中可以发现两种晶体 的特征峰位与标准谱图特征峰位一致， 表明制备得到的CaCl2·6H2O和 MgCl2·6H2O晶体纯度高。
低温相变材料的相变温度接近室温，在建筑材料、供暖设备以及农业大棚等领 域具有广泛的应用前景。目前相变温度位于0℃～40℃之间的低温相变储能材料种类 不多，常见的主要为有机相变材料（石蜡、脂肪酸类有机固液相变材料以及多元醇、 高密度聚乙烯等）和无机盐相变材料（Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O等）。 Na2SO4·10H2O和CaCl2·6H2O是两种研究较多的无机水合盐相变储能材料，熔点分 别为32.4℃和29℃左右。而且钠、钙等碱金属无机盐和碱土金属无机盐在我国西部 盐湖地区储量巨大，对其开发利用将有助于带动该地区区域经济的发展，加速对我 国盐湖资源的综合利用。
4·1 成核剂对混盐体系相变性能的影响 4·2 混盐体系的相变性能参数 4·3 混盐体系的相变过程形态
5· 结论
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1·摘要
现阶段，利用无机水合盐制备相变储能材料已成为一大研究热点，但是 单组份无机水合盐相变储能材料的相变温度高，较难适用于温室大棚、室内 节能材料等低温应用领域。为了解决这一问题，将CaCl2·6H2O、MgCl2·6H2O以 及H2O混合配制出了CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系，并采用T-history方法和差示扫 描量热法研究了混盐的体系组成、成核剂添加量等因素对材料相变性能的影响。 制备的CaCl2-MgCl2-H2O混盐相变材料可以在２５℃以下完全熔解，并且通过 改变混盐体系的组成可使材料凝固温度在１０℃～２０℃范围内可调。此外， 本研究在一定程度上解决了无机水合盐相变储能材料在相变过程中的过冷和相 分离现象。
3·3·2 差示扫描量热法(DSC 热
焓变化区别于差热分析的热度变化)
利用差示扫描量热仪对相变材料样品
进行测试，测定样品的相转变温度和热Leabharlann 值，采用氮气气氛，具体测试程 序为：
常温20k/min→50℃ →（恒温5min） → -5k/min→-5℃→（恒温5min） →50k/min →45℃
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2.引言
随着人类对于传统能源的过度开发和利用，上世纪70年代起就爆发了全球性的 能源危机，从而对新能源的开发和利用显得非常重要。目前对于太阳能、风能等清 洁能源的开发利用中遇到的难题之一就是对能量的储存，而一种高效的储能材料可 以在一定程度上解决这一问题，并且储能材料还将在电力的“移峰填谷”、废热和 余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域有广泛的应用前景，已成 为能源材料领域的研究热点。
相变过程一般是等温或近似等温过程，相变过程中伴有能量的吸收或释放，这 部分能量称为相变潜热，利用相变过程的这一特点开发了许多相变储能材料。相变 储能材料（Phase-Change Material，PCL）的相变温度范围稳定，相比传统的显热 储能材料具有更高的储能密度和可供选择的相变温度范围等优势。