膨胀石墨的制备和影响其膨胀体积的因素

以硝酸为氧化剂,冰醋酸、甲酸为插层剂,采用化学氧化的方法制备可膨胀石墨.通过正交试验确定最佳工艺参数:10g鱼鳞片石墨,V(冰醋酸):V(甲酸):V(硝酸)=2:3:4,反应温度为20℃,反应时间为45min,制得可膨胀石墨在600℃时的膨胀体积为260mL/g;通过XRD分析检测插层剂,SEM观察膨胀石墨的表面形貌,测试结果表明,插层剂已插入石墨层间,形成石墨层间化合物,且膨胀石墨的表面形貌为疏松多孔结构.     

掺镁碳酸熔盐液体导热特性

为克服碳酸熔盐热导率较低的不足,提出通过向三元碳酸熔盐（Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃）掺杂金属镁粉来改善导热性能的新思路,采用静态熔融法制备了掺杂1%、2%掺镁碳酸熔盐复合材料。采用扫描电镜-X射线能谱、阿基米德法、差示扫描量热法（DIN比热测试标准）和激光闪光法,分别观察了掺镁碳酸熔盐形貌结构,测量了熔盐和复合熔盐液体的密度、比热容、热扩散系数,最后计算获得复合熔盐液体的热导率。研究结果表明,镁粉的加入改变了纯盐（三元碳酸熔盐）的形貌结构,熔体内形成大量的2~5 μm球体颗粒,与纯盐相比,1%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率都得到增强,液体比热容减小,复合熔盐液体的平均热导率增加了21.67%;2%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率同样得到增强,虽然复合熔盐液体的比热容减小,但其平均热导率仍然增加了19.07%。1%掺镁碳酸熔盐具有更高的液体密度、热扩散系数和热导率,可作为传热介质在太阳能热发电传蓄热系统推广。     

熔盐储热材料比热容强化的研究进展

强化熔盐材料比热容可以有效增强熔盐材料的蓄热能力，减小蓄热系统面积及热损失，进而降低蓄热成本，是近年来中高温储能领域的研究热点。本文主要从熔盐储热材料比热容强化的必要性、强化方法和强化机理等方面综述了近年来熔盐传热蓄热材料比热容强化的研究进展。具体阐述了添加可溶性添加剂和掺杂异质纳米颗粒形成纳米流体两种强化熔盐比热容的方法及目前存在的问题，重点探讨了熔盐纳米流体的制备方法、异质纳米颗粒体系、强化效果及比热容强化机理等问题。此外，指出了当前利用纳米流体强化熔盐储热材料比热容方面存在的不足：研究体系单一、悬浮稳定性差和比热容强化机理不完善等，并对熔盐纳米流体的未来发展方向，即多体系熔盐纳米流体的开发，多手段比热容强化机理的揭示和多方法熔盐纳米流体物性的测量进行了展望。     

二元氯化物熔盐纳米流体在方腔内熔化过程的数值模拟

在熔盐中添加微纳颗粒形成纳米流体是一种强化熔盐储热材料热物性的有效方法。本工作利用Fluent软件对二元氯化物熔盐(52NaCl-48CaCl₂,摩尔分数)及其掺杂Mg的纳米流体在二维正方形腔体内的熔化过程进行了数值模拟,分析了熔盐在方腔内的熔化过程以及纳米颗粒的掺杂对腔体内熔盐熔化过程的影响。结果表明,在熔盐及其纳米流体的整个熔化过程中,主要传热形式经历热传导-自然对流-热传导三个阶段。纳米颗粒的掺杂增加了熔盐的传热速率,缩短了熔盐熔化过程所用的时间。与纯二元氯化物熔盐相比,掺杂1%(质量分数)和2%Mg的熔盐纳米流体的熔化时间分别缩短了11.34%和19.92%,固液转变时间分别缩短了33.3%和43.0%。     

微波法制备膨胀石墨及其膨胀特性

以鱼鳞片石墨为原料, 浓硫酸作为插层剂, 高锰酸钾作为氧化剂, 采用化学氧化法制备石墨插层物, 再利用微波辐射石墨插层物快速制备膨胀石墨。膨胀后的石墨颗粒呈"蠕虫"状, 蓬松粗大。随着鳞片石墨尺寸的减小, 膨胀石墨颗粒变得更加纤细, 达到最大膨胀体积时高锰酸钾的用量也随之减少。最佳微波时间为30～60 s, 此时间段内石墨膨胀完全并且无烧蚀。对于3种不同尺寸的鳞片石墨, 颗粒度大于0.42 mm的鳞片石墨在混合质量比m(石墨):m(H₂SO₄):m(KMnO₄)=5:10:4时, 达到最大膨胀体积为285 ml·g^-1。