【摘 要】
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随着人类社会的不断发展,能源问题日益严重,太阳能作为一种可持续发展的清洁能源越来越受到重视。近来,太阳能热发电技术虽然日趋成熟,但其热量的生产和消耗在时间和空间上存在不匹配的矛盾,储热技术作为太阳能热发电技术中解决这一问题的重要手段可提高能源利用的效率,实现高效储热。在中高温储热领域,金属及其合金作为储热材料使用具有明显的优势,部分合金相变储热材料由于拥有合适的相变温度、较大的储能密度、高的热导率
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随着人类社会的不断发展,能源问题日益严重,太阳能作为一种可持续发展的清洁能源越来越受到重视。近来,太阳能热发电技术虽然日趋成熟,但其热量的生产和消耗在时间和空间上存在不匹配的矛盾,储热技术作为太阳能热发电技术中解决这一问题的重要手段可提高能源利用的效率,实现高效储热。在中高温储热领域,金属及其合金作为储热材料使用具有明显的优势,部分合金相变储热材料由于拥有合适的相变温度、较大的储能密度、高的热导率和相变体积变化小等优点,适宜用作太阳能热发电储热系统的储热材料。本文设计制备了52Ni-42Si-6Al相变储热材料,运用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析仪对材料的显微组织形貌和物相进行分析,发现52Ni-42Si-6Al三元共晶合金物相由τ1（Al Ni2Si）、Ni Si和Ni3Si2三相组成,其中颗粒状Ni Si相均匀分布在τ1（Al Ni2Si）相基体中。利用差示扫描量热仪和激光导热仪对测试材料的相变温度、相变潜热、合金比热、热扩散系数和热导率进行了研究,发现密度为6.065g/cm3的52Ni-42Si-6Al相变储热材料在920.5℃左右开始熔化,其相变潜热高达233.2k J/kg,且具有较高的热导率。通过对52Ni-42Si-6Al相变储热材料进行多次真空热循环实验,发现52Ni-42Si-6Al共晶合金1000次热循环后的相变温度与密度基本没有发生改变,相变潜热则由233.2k J/kg逐渐降低至204.8k J/kg,其微观组织变得粗大,同时在粗大的晶粒和晶界之间形成了分散性的显微疏松;在长时间热循环后52Ni-42Si-6Al合金仍然拥有高的热导率,其特定温度下的热导率随着循环次数的增加先增大后减小,在750次热循环时达到最高。通过对52Ni-42Si-6Al相变储热材料及氧化铝坩埚进行高温热循环相容性测试,发现氧化铝坩埚没有出现明显的腐蚀和破坏,氧化铝材质的盛装容器可在热循环过程中与52Ni-42Si-6Al相变储热材料长时间相容。因此52Ni-42Si-6Al相变储热材料可作为太阳能热发电储热系统中约1000℃的相变储热材料使用。
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