摘要
高温相变蓄热材料在太阳能技术、高温余热回收、工业窑炉储热等方面有着广泛的应用。与其它高温相变储热材料相比，Al-Si合金具有相变能量密度大、相变温度高、传热性能好、固液相变时体积变化小、热可靠性高等特点，是最具潜力的高温相变储热材料。然而Al-Si合金在500℃以上吸-放热循环过程中，由于液态合金的化学活性较强，对容器具有很强的腐蚀性，导致“泄漏问题”，严重限制了Al-Si合金大规模应用。因此，可靠封装技术是解决上述问题的有效途径。 本文以Al-30wt%Si合金微颗粒为原料，首先采用水化反应法形成Al-30wt%Si@Al(OH)3微颗粒，然后进行高温热氧化处理，制备Al-30wt%Si@Al2O3微颗粒，分析热氧化时间和温度对Al-30wt%Si@Al2O3微颗粒显微结构和相变潜热的影响，揭示Al2O3壳层的形成机理；最后对Al-30wt%Si@Al2O3微颗粒化学镀镍，获得以氧化铝内壳、镍为外壳层的双壳层微胶囊Al-30wt%Si@Al2O3@Ni，并对其组成、显微结构、储热性能及热循环稳定性进行了研究。 研究结果表明: （1）经过水化反应，Al-30wt%Si合金表面产生了类似凸起的柱状晶体拜耳石-Al(OH)3，并随着水化反应时间的增加而增加。 （2）Al-30wt%Si@Al2O3微颗粒表面生成的Al2O3数量随热氧化温度的增加而增加，随着热氧化时间增加，微颗粒表面Al2O3层变得越来越光滑。Al-30wt%Si@Al2O3微颗粒与原始微颗粒相比，相变潜热均有所下降。相变潜热随热氧化温度的升高而增加。而随热氧化时间的增加相变潜热先下降而后上升，幅度不大，且热氧化时间为3h的相变潜热最大。提高热氧化温度有利于增加Al-30wt%Si@Al2O3微颗粒的相变潜热。最佳热氧化参数为热氧化温度为1080℃、热氧化时间为3h。 （3）化学镀镍获得了Al-30wt%Si@Al2O3@Ni双壳层微胶囊，Ni层比较均匀，对Al-30wt%Si@Al2O3形成完全包裹。相变潜热与其他微颗粒相比，有所降低，但热氧化温度1080℃时，相变潜热有所增加。相变潜热随热氧化温度的增加而增加，随热氧化时间不规则变化。热氧化1080℃-3h的双壳层微胶囊相变潜热最高，为141.91J/g。 （4）Al-30wt%Si@Al2O3@Ni的双壳层微胶囊经过热循环后的表面形貌保持完好，双壳层结构对微胶囊具有更好的保护作用。热循环50次后相变潜热为65.18J/g，相变潜热保持率为82.04%，热循环100次后为52.25J/g，相变潜热保持率为65.72%。表明Al-30wt%Si@Al2O3@Ni双壳层微胶囊具有良好的热循环性能。其相变潜热保持率均高于其他三种单壳层微颗粒的相变潜热保持率。表明双层核壳结构热循环稳定性优于单层结构。
NETL