《》项目总结报告Word格式.docx
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来源
投入数
科目
支出数
其中:
省拨款
支出数
投入合计
50
支出合计
50
15
1、省拨款
15
(一)直接费用
48.38
2、部门、地方配套
1、设备费
8.04
0.64
3、承担单位自筹
(1)设备购置费
5.04
4、其他来源
35
(2)设备试制费
(3)设备改造与租赁费
3
2、材料费
12.59
4.74
3、测试化验加工费
9.04
3.85
4、燃料动力费
3.77
0.46
5、差旅费
2.03
0.09
6、会议费
7、国际合作与交流费
0.26
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
0.5
0.35
9、劳务费
10.86
4.05
10、专家咨询费
0.03
11、其他支出
1.26
0.53
(二)间接费用
1.62
绩效支出
经费结余
3、主要研究内容
(1)砂状相变储能相变材料的制备工艺研究
研究了解决从工业废盐中提纯的Na2SO4·
10H2O在工业使用中存在的过冷现象和相分离现象的实验方案。
通过制备一种砂状状相变材料实现封装功能,其中十水合四硼酸钠起到成核剂的作用,溴化钠起到功能添加剂,增强循环使用效率的作用,羧甲基纤维素钠起到增稠剂的作用,甘油起到保湿剂,提高柔软度的作用。
探索成型工艺中最关键的两个影响因素,即成核剂与增稠剂的配比。
研究了成核剂对砂状相变材料相变温度以及过冷度的影响,增稠剂的用量对砂状相变材料的相变焓的影响,达到减少或消除相变材料应用中出现的过冷和相分离两大问题。
(2)凝胶状相变储能相变材料的制备工艺研究
以丙烯酰胺为高分子聚合的主要单体,通过海藻酸钠和钙离子交联制备具有超强的拉伸性能柔软且具有弹性的聚丙烯酰胺水凝胶。
将无机相变材料十水硫酸钠和聚丙烯酰胺三维交联网络结合起来,得到一种定型的相变储能水凝胶。
该水凝胶兼具相变储能作用和良好的力学性能,在相变前后保持形状稳定,克服了传统封装技术需要额外容器封装的缺陷。
课题研究了成核剂对相变储能水凝胶过冷度的影响,增稠剂对相变储能水凝胶相变焓的影响,从而优化了最佳的工艺参数。
(3)微胶囊状相变储能相变材料的制备工艺研究
研究了利用两种单体共聚,通过悬浮共聚-蒸发溶剂的方法,制备聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)为壁材包覆硫酸钠水溶液的微胶囊复合相变材料。
首先,将水合盐芯材在有机溶剂中进行乳化分散,搅拌后形成稳定的油包水型乳液,加入引发剂使聚合物单体在胶束表面发生聚合反应,从而得到聚合物壁材包覆水合盐相变材料的微胶囊。
尝试解决无机水合盐相变材料易过冷和相分离,且相变材料在固-液相变过程中易泄漏,具有流动性等缺点,提高无机水合盐相变材料的相变储能特性、热循环稳定性及持久性,满足节能环保要求的问题。
(4)相变材料封装加工探索
在实验研究基础上,进一步将相变材料封装到形状稳定的密封高分子材料中,这些材料可以是塑料或是橡胶等,由此加工出可应用的相变材料。
二、项目实施情况
1、校企联合研发团队的组织
围绕利用工业废盐制备相变储能材料的应用开发研究,学校和企业组成了一支主要由教授、副教授、企业技术工程师、博士及硕士研究生组成的研究团队,核心研发成员11人。
团队发挥各自优势,确保完成项目目标任务:
学校主要完成对砂状相变材料、凝胶状相变材料以及微胶囊状相变材料的配方设计工作,形成稳定的制备工艺技术;
企业主要负责相变材料的试制工作,将新技术应用于产品开发,完成工艺完善优化。
2、实施计划的制定与落实
(1)2014年7月—2014年12月:
研究从工业中的高盐废水中提取无机废盐,经过严格的分离纯化工艺去除杂质,对其组成进行EDS元素分析和XPS光电能谱、XRD晶体衍射等技术手段进行分析,得到用于制备相变材料的主要原料。
基于项目资金支持,发表学术论文2-3篇
(2)2015年1月—2015年6月:
利用上述原料制备相变材料,通过热性能的一系列表征分析实验测试其储能性能,并采用适当加入一些其他改性剂,解决过冷、相分离两大问题,改善相变材料的储能性能、稳定性等相关性能。
。
基于项目资金支持,发表学术论文3-4篇;
申请专利1-2项。
(3)2015年7月—2015年12月:
利用高分子材料对无机盐复合相变材料进行固化处理,使其能达到实际应用的效果。
依据严格的配方优化探索,制备出形状稳定、潜热相对较高的相变储能材料。
基于项目资金支持,发表学术论文2-3篇。
(4)2016年1月—2016年6月:
优化工艺参数,形成利用工业废盐制备相变技术;
将高分子复合相变材料加工成可以在相应领域使用的最终的设备和产品的核心技术。
申请专利1项;
形成利用工业废盐制备相变储能材料的应用开发研究报告。
3、企业研发人员的培养培训
通过本项目实施,与江苏普源化工有限公司联合培养企业技术骨干。
在项目实施过程中,学校和企业研发人员定期进行技术交流,针对技术研发和生产试验中出现的问题进行联合攻关,切实提高了企业技术人员的技术水平和创新能力。
4、项目完成情况评价
通过研发,形成用工业废盐制备相变储能材料的核心技术,显著提高产品组织质量,技术指标达到预期目标,并取得了良好的经济效益。
发表SCI论文10篇。
申请发明专利3项,已全部获得授权,培养硕士研究生3名。
对照合同,已完成了项目研究任务,各项指标均达到了合同要求。
5、预算执行情况
项目拟投入50万元,其中省拨经费15万元,合作企业出资35万元。
项目实施过程中,企业实际投资35万元,主要用于相变材料的试制试验产生的材料费、能源动力费及设备改造费;
省拨经费15万元,基本执行完毕,分别用于测试化验加工费、设备费、材料费、会议费、专利申请维护费、论文版面费差旅费以及劳务费等。
三、项目技术情况
1、研究方法及技术路线
本项目拟通过高分子材料对传统的无机盐相变材料进行复合,经过固化处理等手段,使其能达到实际应用的效果。
(1)砂状相变储能相变材料的制备工艺研究:
解决从工业废盐中提纯的Na2SO4·
10H2O在使用中存在的过冷现象和相分离现象的问题,制备一种砂状状相变材料实现封装功能,达到减少或消除相变材料应用中出现的性能不稳定现象。
(2)凝胶状相变储能相变材料的制备工艺研究:
以高分子聚合将无机相变材料和高分子三维交联网络结合起来,克服了传统封装技术需要额外容器封装的缺陷。
(3)微胶囊状相变储能相变材料的制备工艺研究:
研究单体共聚制备微胶囊复合相变材料。
(4)相变材料封装加工探索:
在实验研究基础上,进一步将相变材料封装到形状稳定的密封高分子材料中。
2、解决的关键技术
(1)从工业废盐中提取相变材料的技术。
影响无机水合盐十水硫酸钠结晶的因素众多,探索适宜于大规模制备的工艺路线使制备的无机水合盐不易失去结晶水,在发生相变过程时不经历亚稳态态直接解离或结合自由水。
(2)对体系过冷度和相分离的解决方法。
控制制备的相变材料的过冷度是评价产品稳定性的重要因素,同时在经历千百次循环后仍能继续使用。
(3)高分子材料对相变物质的加工和成型工艺。
3、取得的突破性进展
(1)实现相变材料的有效封装,突破了传统的无机水合盐在使用中易失效的技术问题,为此类材料的工业化奠定了理论基础。
(2)相变材料的加工技术开发:
以砂状相变材料和凝胶状相变材料的探索技术为根据,通过高分子单体聚合的方法实现对无机水合盐的包封,制备的微胶囊性能稳定可靠,用塑料大球封装微胶囊是进一步的技术突破。
4、创新点
(1)废盐作为原料,变废为宝和节能减排,从项目的研究的意义和价值这个角度来看,不仅不会对环境造成不良影响,相反由于制备的原料是工业废盐,还会减少这类固体废物的排放和对环境的破坏。
另一方面,相变材料本身就可以减少能源的消耗,从这个角度来说,积极响应国家大力倡导的以市场为导向、以传统产业经济为基础、以经济与环境的和谐为目的的绿色经济。
(2)项目为拓展相变材料的实际应用前景,采用的是高分子功能性骨架固定无机类相变材料,制备高分子复合相变材料的软质水凝胶,在相变吸收能量的过程中,水凝胶可以吸收和储存产生的结晶水,以供在相变材料在释放能量的过程中吸收水凝胶中游离的水分子,再次形成结晶水合盐。
在整个相变过程中,水凝胶保持固有的形状,因此这是一种全新定型复合相变材料,市场上还没有类似的产品。
我们拥有这一技术的自主知识产权。
(3)、我们制备的高分子改性复合相变材料拓展了相变材料的应用领域,在进行相变储能和控温的过程中,均能保持固定的形状。
因此该类材料可以直接使用,无需经过特别的加工处理,这一良好性能决定了这类形状稳定的复合相变材料将有更加广泛的应用。
(4)、我们制备的相变复合材料经过热储能测试,相变材料的潜热维持在100-200KJ/Kg之间,储能效率和传统的微胶囊包覆技术比相对较高,且相变温度均能维持在20-40℃之间,能经过两百余次热循环实验依然保持稳定的储热特性。
四、合同任务指标完成情况
1、研究内容完成情况
研究了从工业废盐中提纯的Na2SO4·
10H2O的实验方案。
研究了凝胶状相变储能相变材料的制备工艺研究,成核剂对相变储能水凝胶过冷度的影响,增稠剂对相变储能水凝胶相变焓的影响,从而优化了最佳的工艺参数。
解决了无机水合盐相变材料易过冷和相分离,提高无机水合盐相变材料的相变储能特性、热循环稳定性及持久性。
2、技术指标完成情况
开发出可用于热储能的相变材料。
砂状相变材料、凝胶状相变材料以及微胶囊状相变材料,针对三种产品探索的技术方案稳定可行,配方中的工艺参数均经过细致优化,制备的原料经济环保,产品对环境污染性小。
3、工作指标完成情况
申请发明专利3,均得授权。
发表SCI论文10篇,培养研究生3名。
对照合同,完成了预期研究任务。
五、项目绩效分析
本项目针对无机废盐作为原料,变废为宝和节能减排,从项目的研究和生产过程和工艺上来看,不仅不会对环境造成不良影响,相反由于我们的原料是工业废盐,还会减少这类固体废物的排放和对环境的破坏,由此可以产生十分巨大的经济效益。
该项目探究的相变储能技术的节能性、环保性及经济性越来越受到人们的广泛重视,它的实际应用领域和范围在不断扩展,不仅在航空航天、工农业生产、能源电力、纺织、材料、公路交通、发动机技术等方面有着重要的应用,而且在改善人们的日常生活方面也有着广泛的应用。
随着科技的进步与发展,相变储能技术会给人们带来更为广阔的应用空间和巨大的经济利益相关研究成果,对于提高我国能源新材料领域具有重要意义,有助于加快我国储能蓄热领域的新发展并降低生产成本。
六、存在问题、有关建议及下一步研
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