吴建锋, 何德芝, 徐晓虹, 张银凤, 周 炀, 刘 溢



堇青石-莫来石复相储热陶瓷与PCM相容性研究

吴建锋, 何德芝, 徐晓虹, 张银凤, 周 炀, 刘 溢

（武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，湖北 武汉 430070）

以煅烧铝矾土、滑石及石英为原料，采用挤出成型，制备堇青石-莫来石复相蜂窝陶瓷，用这种显热储热陶瓷（简称基体）封装PCM制备潜热/显热复合储热材料。设计F系列封装剂配方组成，选择PCM为AlSi20、Na2SO4，制得PCM/蜂窝陶瓷复合储热材料，热震循环（200～900 ℃）30次，每次循环在900 ℃保温12 h。利用XRD、SEM、TG-DSC等分析相组成、微观结构、封装剂与基体结合性、基体与PCM相容性、复合储热材料的相变温度及相变焓。结果表明，经1440 ℃烧成的蜂窝陶瓷，a、a、及轴抗压强度分别为2.38%、6.32%、2.65 g/cm3，25.77 MPa；XRD显示相组成为堇青石、莫来石及少量镁铝尖晶石；30次热震后，a、a略有升高，及a略有降低。封装剂剪切强度测定结果表明，封装剂F2与基体结合强度最大，达2.53 MPa，SEM显示F2与基体结合良好。热震循环30次后，基体断面SEM图表明，PCM无渗漏。TG-DSC结果表明，经30次热循环后，AlSi20/蜂窝陶瓷复合储热材料的相变范围为571.7～583.5 ℃，峰值为578.3 ℃，峰值温度偏移不超过0.7%。复合储热材料具有优良的储热性能。

堇青石-莫来石；复相蜂窝陶瓷；封装剂；相变材料；相容性；潜热/显热复合储热

太阳能被公认为是一种集清洁、安全、高效等优点于一身的可再生能源，1955年以色列学者TABOR提出选择性吸收表面概念和理论，并成功研制出吸收太阳能的涂层，这项突破为太阳能热利用的现代发展奠定了理论与技术基础[1]。经过国内外科研人员几十年的努力，太阳能热发电成本降到了大众可接受的水平，美国SGES电站发电成本为0.091欧元/kW·h，西班牙PS10电站发电成本为0.09欧元/kW·h[2]。……