云南省高等学校大学生创新创业训练计划项目申报表创新训练项目.docx

云南省高等学校大学生创新创业训练计划项目申报表（创新训练项目）推荐学校：楚雄师范学院（盖章）温差电池相变材料热控关键技项目名称：术及应用研究项目类型：因重点项目 口 一般项目所属一级学科名称：能源科学技术项目负责人：傅雄联系电话：指导教师：肖丽仙联系电话：申报B期：2020年6月27日云南省教育厅制填表说明一、申报表要按照要求逐项认真填写，填写内容必须实事求是表述准确严谨。空缺项要填“无二、格式要求：表格中的字体采用小四号宋体，单倍行距；需签字部分由相 关人员以黑色钢笔或签字笔签名。三、项目类型为重点项目、一般项目等。四、项目来源：1. “A”为学生自主选题，来源于自己对课题的长期积累与 兴趣；“B”为学生来源于教师科研项目选题；“C”为学生承担社会、企业委托 项目选题。2.“来源项目名称”和“来源项目类别”栏限“B”和“C”的项目 填写；”来源项目类别”栏填写“863项目”、“973项目”、“国家自然科学基金项 目”、“省级自然科学基金项目”、“教师横向科研项目”、“企业委托项目”、“社会 委托项目”以及其他项目标识。五、表格栏高不够可增加。六、填报者须注意页面的排版。项目名称温差电池相变材料热控关键技术及应用研究一、申请理由(包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等)项目所属 一级学科能源科学技术驾翼能源科学技术其他学科项目类型(4)重点项目()一般项目项目来源ABC来源项目名称来源项目类别7光电/光热混合微能源能量 融合机理及系统集成研究云南省科技厅省校联合项目项目实施时间起始时间：2020年9月完成时间：2022年8月(限100字)掌握不同质量分数月桂酸-石蜡复合相变材料的熔点分布特性，掌握复合 相变材料添加导热填料的热导率变化特性，设计温差电池/相变材料系统，掌 握相变材料熔点、热导率等热物特性变化对温差电池温度控制特性影响的实 验特性。申请人或申请团队姓名年级学号所在院系/专业联系电话邮箱主持人傅雄2018 级物电学院/电气工 程及其自动化齐婉熔2018 级物电学院/新能源 科学与工程成员周红红2018 级物电学院/电气工 程及其自动化孟文杰2018 级物电学院/新能源 科学与工程张显傲2018 级物电学院/电气工 程及其自动化指 导 教 师第一指 导教师姓名肖丽仙小位楚雄师范学院年龄48专业技术职务副教授主要成果1、内插式真空管太阳能热水器热特性理论及实验研究.热科学 与技术,2020(2).2、复合抛物面聚光器(CPC)在光伏/热太阳能系统中的应用及 实验.太阳能学报,2018,39(9).3、片上集成无线传感器节点光电微能源设计模型建立与分析.电 测与仪表，2016(07).4、片上集成光电微能源工艺兼容性及器件特性研究.传感技术学 报，2016(06).第二指 导教师姓名单位年龄专脏冰职务主要成果2019年开始，申请人开始在能源物理学研究团队肖丽仙老师指导下开展提高温差发 电输出功率的应用技术研究，通过前期的工作，我们对温差发电机理有了较为全面的理 解，对如何提高温差电池输出功率的机理有了较为清楚认识。通过前期对相变材料特性 的学习，对利用相变材料在控制温差电池温度差及提高输出功率方面的应用产生了浓厚 兴趣，期望掌握相变材料热物特性变化对温差电池输出特性影响的实验特性。另外，我 们掌握了相关仪器的使用和开展研究工作的方法。二、项目方案1、项目研究背景(国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目有关的研 究积累和已取得的成绩，己具备的条件，尚缺少的条件及方法等)自十九世纪早期Seebeck发现塞贝克效应以来，随热电转换材料的不断发展，到了2() 世纪60年代，温差发电技术在国外(美国、前苏联)得到广泛应用研究。研究的成果广 泛用于卫星电源、灯塔和导航标识等领域，但温差发电的效率较低，一般为5%7% o 随着能源危机的不断加剧，温差发电作为可再生能源应用的一种新技术得到广泛研究， 其应用领域在太阳能、海洋能及工业生活废热利用等方面得到不断拓展。目前，研究主 要集中在提高温差电池转换效率和扩展应用两方面。其中，提高温差电池转换效率方面 主要研究新型热电材料，提高其ZT值等，例如：范平等采用离子束溅射Bi/Te和Sb/Te二元 复合靶，直接制备n型Bi2T63热电薄膜和p型Sb2Te3热电薄膜，制备的薄膜温差单体电池 的输出电压为15.26mV。ZHAO等通过纳米粉末掺杂，制得ZT值均超过1.5的Bi2Te3 一 Sb2Te3和GeTe. AgSbTe2纳米结构材料。孙浩宇等人以CNT为电极材料.，甘油氯化钠溶 液或甘油水氯化钠溶液为电解质溶液组成温差电池，并以甘油氯化钠溶液为电解质溶液 组成的热电转换装置实验验证了可行性在扩展应用方面，主要研究温差电池MPPT跟 踪及应用关键技术，例如：吴馥郁等人，通过实验与模拟分析，对提出的MPPT算法开 展了研究，实验数据结果误差小于7%,且追踪时间小于2 ms。黄永胜等人设计了利用土 壤与空气温度差的温差发电系统为森林无线传感器供电系统。另外，利用相变材料控制 温差电池冷端温度也得到理论及实验研究，结果表明相变材料在温差电池热控中的作用 是明显的，具有极大的应用潜能。但是相变材料在温差发电系统中的热控应用还处于初 级阶段，PCM热物特性及结构对热控特性的影响的机理及实验需要进一步研究。本文将 根据PCM热控温差发电(TG/PCM)系统的基本结构，开展PCM材料熔点对TG热控特性 及输出功率的影响实验研究，为TG/PCM系统优化设计提供实验基础。目前，物电学院能源物理研究实验室具有开展复合相变材料制备、热物特性及TG输 出特性研究的相关实验设备，主要包括：DCS测试仪、热导率测试仪、TG测试仪、热膨 胀系数测试仪、相差显微镜、原子力显微镜、数据采集系统等，能满足项目开展研究条 件。2、项目研究目标及主要内容研究目标：通过项目研究掌握不同质量分数月桂酸-石蜡复合相变材料的熔点分布特 性，掌握复合相变材料添加导热填料的热导率变化特性，设计温差电池/相变材料 (TG/PCM)系统，掌握相变材料熔点、热导率等热物特性变化对温差电池温度控制特性 影响的实验特性，为TG/PCM系统优化设计提供实验依据。为实现项目预定的目标，拟开展项目研究的内容如下：（一）月桂酸-石嵯复合相变材料制备及特性测试采用物理混合和水浴加热熔融混合两种方法，制备质量分数不同的复合相变材料。 利用DSC测试相变材料熔点及热焙，研究不同质量分数比与复合相变材料熔点特性。（二）增强导热复合相变材料制备及导热特性测试利用膨胀石墨、铝粉作为导热填料，通过控制导热填料不同质量分数，研制增强导 热复合相变材料，并利用热导率测试仪测试增强导热复合相变材料的导热率，研究不同 质量分数导热填料的增强导热复合相变材料的热导率特性。（三）设计TG/PCM系统，并开展PCM不同熔点、不同热导率对温差电池温度控 制特性及输出功率影响研究。为TG/PCM系统优化提供实验基础。3、项目创新特色概述通过项目研究探索TG/PCM系统相变材料热导率、熔点对温差发电输出功率影响的 关键技术，其创新特色如下：（一）掌握月桂酸-石蜡复合相变材料相图特性，制备不同熔点相变材料，为扩展相 变材料应用领域奠定基础。（二）制备TG/PCM系统样机，并开展相变材料热导率、熔点对温差发电输出功率 影响特性的实验研究，掌握TG/PCM系统相变材料热导率、熔点对温差发电输出功率影 响的实验特性，为TG/PCM系统优化提供基础。4、项目研究技术路线为完成项目预定的研究内容，实现项目预期目标，结合实验室的条件，确定项目研 究路线如下：首先，开展月桂酸-石蜡复合相变材料制备及热物特性研究，其制备过程如下图1所 示。制备的样品，利用DSC进行测试，研究不同质量分数热焰和熔点特性。取材料称量石蜡和月桂酸水浴共融将混合物倒入热压机中冷却成型制成样品图1复合相变材料制备过程其次，开展增强热导率复合相变材料制备及测试，其制备过程与图1类似，根据复 合相变材料与导热填料（膨胀石墨、铝粉）的不同质量分数，通过称重、研磨混合（熔 融混合）、热压成型等，制备复合相变材料样品，并通过热导率测试仪测试其热导率，研 究导热填料质量分数与导热率特性。第三，制备TG/PCM样机，并开展特性测试，测试内容包括温差电池冷热端温度， 输出电压、电流。TG/PCM系统结构示意图如图2所示，系统特性测试示意图如图3所 zjo热源热源 _一一 lotM陶奇片福电泊导流片（«）阳油电 、型皓电n相交材料（PCM）图2TG/PCM系统结构示意图图3样机测试示意图5、研究进度安排202（）年9月-2021年3月完成复合相变材料制备及测试。研究相变材料熔点特性及热导率特性，确定三种熔 点分别为40摄氏度、45摄氏度和50摄氏度的相变材料，为制备TG/PCM样机做准备。2021年4月-2021年9月制备TG/PCM样机，并开展熔点不同、热导率不同对样机输出功率影响研究。并投 稿论文1篇。2021年10月-2022年4月TG/PCM样机的应用测试，并利用设计样机参加互联网+大赛。2022年5月-2022年8月撰写项目研究报告，完成结题准备材料。6、项目组成员分工傅雄主要负责月桂酸-石蜡复合材料的制备及特性测试，制备出熔点分别为40、 45、50c的相变材料飞齐婉婚、孟文杰主要负责增强导热复合材料的制备及特性测试，制备出热导率点分 别为 0.2W/m.K、0.6W/m.K、l.OW/m.K 的相变材料。周红红主要完成TG/PCM系统样机设计与制备。张显傲主要完成TG/PCM系统样机特性测试和分析。三、学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）申请人所在学院建设有开展复合相变材料制备、测试所需实验设备，能确保项目顺 利完成，同时学校将按照相关规定给予项目经费及相关政策支持，确保项目如期完成。四、预期成果（1）掌握不同质量分数月桂酸-石蜡复合相变材料的熔点分布特性；（2）掌握复合相变材料添加导热填料的热导率变化特性；（3）制备出温差电池/相变材料（TG/PCM）系统样机；（4）发表相关研究论文一篇或设计样机参加专业竞赛获校级奖一项。五、经费预算总经费（元）6000财政拨款/企业资助（元）6000学校拨款（元）注：总经费、财政拨款、学校拨款按照规定金额填写，校企合作项目企业资助金额不少于5000元。具体包括：1、调研、差旅费1000元。2、用于项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等2500元。3、资料购置、打印、复印、印刷等费用500元；4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费等2000元。六、导师推荐意见为提高温差电池输出功率，项目计划研究月桂酸-石蜡混合相变材料，并在温差发电 系统中应用，研究内容对提高温差电池输出功率、保持温差电池温差具有重要意义和实 用价值，且安排合理。另外，实验室长期从事相变材料热控研究，具有研究开展所需设 备，能确保研究顺利完成。同意推荐为大学生创新创业训练计划重点项目。签名：年 月 日七、院系推荐意见院系负责人签名：学院盖章：年 月 日八、学校推荐意见：学校负责人签名：学校公章年 月 日