改善石蜡相变材料导热性能的研究进展

近年来石蜡作为一种相变储能材料受到越来越多的关注,由于石蜡PCM本身的导热系数偏低,导致储能系统在吸热或放热过程中的有效热率极低,热量无法快速有效地进行存储和释放。因此,提高石蜡PCM的导热系数成为了近年来的研究重点。主要从翅片结构、组合相变材料、复合相变材料、相变材料微胶囊化这几个方面总结了在改善石蜡PCM导热性能方面的国内外研究状况。     

石蜡/LDPE/OMMT/石墨复合相变储能材料的制备及性能

以石蜡为相变材料,低密度聚乙烯(LDPE)为支撑材料,有机蒙脱土(OMMT)为载体材料,石墨为填料,采用加热共熔法制备石蜡/LDPE/OMMT/石墨复合相变储能材料。采用扫描显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、导热系数测定仪等对复合相变材料进行结构表征与性能测试。结果表明:当石蜡质量分数为50%,OMMT质量分数为15%,石墨质量分数为4%时,石蜡包覆良好,相变温度为57.45℃,相变潜热为92.95 J/g。该复合相变材料结构稳定、密封性能优异、热稳定性好和导热率高,应用前景广阔。     

石蜡石墨粉复合相变材料在温室大棚中的控温效果研究

通过将复合相变材料应用于温室大棚中,达到控制温室温度波动幅度的目的.即利用相变材料在使用环境温度高于相变温度时可吸收热量,低于相变温度时可释放热量的能力,起到调节周围环境温度的作用.对比了石蜡以及加入不同比例石墨粉的石蜡石墨粉复合相变材料的导热性能;研究了加入复合相变材料的温室模型和对比模型的温控性能.结果表明:加入石墨粉,提高了石蜡的导热性能;加入相变复合材料的温室模型室内温度波幅小,控温效果优于对比温室;墙体储(放)热能力优于对比温室.     

复合相变储能砂浆性能实验研究

通过将复合相变储能材料应用在建筑墙体材料中,达到调节室内热舒适度、降低建筑能耗目的.研究了普通砂浆和复合相变储能材料不同龄期的抗折强度和抗压强度,热循环对不同龄期复合相变储能砂浆抗折强度和抗压强度的影响,以及石蜡相变储能砂浆的控温性能.结果表明:复合相变储能砂浆可以满足普通砂浆的基本力学性能要求;热循环后对复合相变控温砂浆力学性能影响很小;相变储能砂浆模拟房内的温度波动小于普通砂浆,可改善居住舒适度.     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

石蜡复合相变材料的研究进展及其热学性质

石蜡作为相变储能材料具有不存在过冷及析出现象,性能稳定,无毒,无腐蚀,价格便宜等优点。石蜡复合相变储能材料弥补了石蜡作为相变储能材料的缺点,改进了在实际应用中相变材料的效果,并且扩大了石蜡相变储能材料应用的领域。主要介绍了国内外对石蜡复合相变储能材料的研讨及相关热学性质。     

基于泡沫铜/石蜡的锂电池热管理系统性能

高效的热管理系统能极大提高电池使用寿命并保证电池安全运行。为提高能源利用效率,针对动力电池组散热问题设计了基于相变材料的被动式热管理系统。采用泡沫铜/石蜡构成复合相变材料以提高石蜡的导热性能,并对复合相变材料导热性能进了测试。通过改变孔隙率、加热功率及环境温度,对不同工况下基于复合相变材料的热管理系统性能进行了实验研究。实验结果表明,泡沫铜孔隙率分别为96%、95%以及93%的复合相变材料的热导率分别是纯石蜡的14.2倍、19.2倍和25.4倍。基于复合相变材料的热管理系统能显著降低热源温度,其冷却性能优于自然对流风冷热管理系统。当热源发热量及环境温度为定值,相同结构复合相变材料下,泡沫铜孔隙率越低,热管理系统性能越好。基于复合相变材料的热管理系统能显著减小由于加热功率和环境温度变化导致的温度波动,提高了热源温度稳定性。     

HDPE/石蜡/活性炭三元相变储能材料的制备及热性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)、石蜡为相变主材料,活性炭为吸附载体材料,采用熔融共混法制备了HDPE/石蜡/活性炭三元相变储能材料,并分别利用真空烘箱和差示扫描量热仪(DSC)对该相变储能材料的宏观相变转换温度和热性能进行了表征。结果表明:随着HDPE/石蜡/活性炭相变储能材料中石蜡含量的增加(HDPE的含量相应减少),活性炭对石蜡的吸附能力相对降低;HDPE/石蜡/活性炭相变材料中,HDPE的实际焓值高于其理论焓值。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

膨胀石墨相变储热复合材料的制备及性能研究

利用石墨高温膨胀得到多孔高吸附性膨胀石墨,吸附石蜡相变材料,制备了膨胀石墨石蜡相变储热复合材料。采用扫描电镜、差示扫描量热分析对复合材料的结构和性能进行了表征,研究了其储热释热行为。结果表明,在900℃时保持32 s膨胀后可得到适宜的膨胀石墨,吸附适量石蜡时仍保持定型特性,石墨的添加改善了复合材料的导热性能,提高了相变...     

有机-无机复合相变材料的研究进展

有机相变材料具有过冷度小、无相分离、蓄热强等优势,在相变储热领域一直受到广泛的关注。然而,较低的热导率、液相泄漏和较差的热稳定性成为限制其应用的瓶颈缺陷。近几年,有机-无机复合相变材料的研究成为新的热点,极大地促进了有机相变材料的应用和发展。本文综述了常见的提高有机相变材料导热性能的高导热性纳米材料,以及制备有机-无机定形复合相变材料常选用的多孔支撑材料,并从制备方法、作用方式和热物性等方面介绍了有机-无机复合相变材料,复合相变材料相比于单一纯相变材料具有诸多优越的性能。预测有关结构优化、封装工艺并与高效储能系统结合的研究会成为有机-无机复合相变材料未来的发展趋势。     

二维纳米片基复合相变储热材料研究进展

相变材料（PCMs）作为潜热储存和释放的介质,能够解决热能供需矛盾,从而缓解能源危机。纯相变材料具有能量密度高、温度范围广、能量输出稳定性强等优点,但其热导率低和在相变过程发生渗漏的缺点阻碍了其广泛的应用和发展。通过将PCMs与二维纳米片复合,PCMs热导率低和渗漏问题被有效解决。通过在导热机理方面进行详细阐述的基础上,综述了近几年来有关碳基二维纳米片、六方氮化硼（h-BN）纳米片、二硫化钼等复合储热材料的研究进展,为高性能二维纳米片基复合PCMs的设计提供一定的研究思路。     

纳米复合相变蓄热材料的制备与特性

相变蓄热材料（phase change materials,PCMs）是相变蓄热技术研究的基础。针对普通相变蓄热材料热导率低的缺点,采用纳米技术改善石蜡的相变传热性能,从而提高其热导率及热扩散系数。通过纳米颗粒-石蜡复合材料熔化过程测试和纳米颗粒沉降过程观察,确定铜纳米颗粒和Hitenol BC-10分别作为实验用纳米颗粒和分散剂,在制备稳定的纳米铜颗粒-石蜡复合相变材料的基础上,对其热物性进行了实验研究。结果表明纳米铜颗粒的添加使得石蜡热导率增幅最大,实验测得固态纳米铜-石蜡热导率提高7.9%,液态提高3.8%,而固、液态热扩散系数则分别提高了20.6%和16%。     

赤藓糖醇相变储热材料研究进展

赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性，作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是，赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点，导致其热能的利用效率不高，极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等，可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题，还需对其进行功能化，以拓展其应用前景。     

石蜡熔化蓄热的实验研究

石蜡是一种常见的相变材料,文章对石蜡的熔化蓄热进行了单管实验研究,并进行了差示扫描量热(DSC)测试,以所得的石蜡的相变温度为基础,研究石蜡在不同温度下的熔化情况,利用Agilent 34970A系统采集实验数据并处理,对其温度场的分布进行了分析比较。实验结果表明,石蜡的熔化是遵循一定规律的,开始阶段通过热传导熔化,等到出现一定液相时出现自然对流,并且加热温度越高,溶解越快,自然对流出现越早。石蜡导热系数比较低,因此应用范围受到了限制,文章为进一步改进石蜡的导热性能、使其得到更为广泛的应用提供了实验基础。     

Polymeric phase change composites for thermal energy storage

This article describes a group of thermal energy storage (TES) composites that combine TES and structural functionality. The composites are encapsulations of low melt temperature phase change materials (PCM) such as paraffin waxes in polymer matrices. Room temperature cured bisphenol‐A epoxy and styrene–ethylene–butylene–styrene (SEBS) polymers are chosen as matrix materials because of their excellent chemical and mechanical properties. The polymeric network structure in the composite encapsulates the PCMs, which transform from the solid to the liquid phase. The PCMs provide the energy storage function via the solid–liquid latent heat effect. The resulting composite exhibits dry‐phase transition in the sense that fluid motion of the PCM, when in the liquid phase, is inhibited by the structure of the polymer matrix. The polymer matrix is formulated to provide structural functionality. The latent heat, thermal conductivity and contact conductance, and structural moduli of composites having various PCM‐to‐matrix volume fractions are measured. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 93: 1240–1251, 2004     

(准)共晶系相变储能材料的研究进展

节能技术的发展是当今非常现实的问题，这些技术的发展方向之一是各行业的热能储存。相变储能材料由于其较大的潜热和恒温性，被广泛应用于潜热储能系统和热管理系统中。然而，单一相变材料的相变温度和潜热比较固定，难以同时满足多种储能应用对各种潜热、相变温度等性质的要求。因此，人们开展了关于二元或多元共晶相变体系的研究。本文介绍了近年来国内外（准）共晶相变储能材料及其复合材料的研究进展，探讨了（准）共晶相变储能材料的理论设计机理，指出了（准）共晶相变储能材料存在的不同问题并提出建议，最后指出了（准）共晶系相变储能材料在实际应用领域的局限，提出未来在寻找新型相变储能材料，建立传热理论模型，对（准）共晶系复合相变储能材料的力学性能、耐老化性能、储能密度低和高温条件下的耐久性差等方面需要进一步探索。     

High thermal conductive shape-stabilized phase change materials based on water-borne polyurethane/boron nitride aerogel

Phase change materials (PCMs) applied in energy storage and temperature control system are important for energy conservation and environmental protection. In this work, structure-adjustable water-borne polyurethane (WPU)/boron nitride (BN) aerogels were synthesized via directional freeze-drying method, and used as supporting scaffolds to confine paraffin wax (PW) and obtain composite phase change materials. The three-dimensional (3D) porous thermal conductivity network of BN was derived by the in-situ ice crystal mound in aerogel, which endows the PW/WPU/BN composite PCM-2.5 with high thermal conductivity (0.96 W m^?1 K^?1) and high energy storage density (140.04 J/g). Shape-stabilized PCMs with high thermal conductivity and excellent electrical insulation prepared by the simple method have great potential for the thermal management of electronic products.     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃ 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al₂O₃,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe₂O₃,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe₂O₃>MWNTs>Al₂O₃。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。     

组合式相变材料最佳相变温度的热力学分析

采用组合式相变材料的蓄热系统较单一相变材料具有更为优越的传热和热力学性能,而相变温度对于蓄热系统性能具有重要的影响。为了使结果更具普适性,以热力学有效能分析为基础并忽略具体换热器形式和传热过程,推导了使用不同相变材料数时每种相变材料最佳相变温度的理论公式,并根据最佳相变温度计算了有效能利用率随着相变材料数的变化,结果表明当PCMs数增加到4种时,理论最大有效能利用率已达80%以上,比使用单一相变材料的理论最大有效能利用率高50%左右。以573.15 K热能蓄能为例,计算了使用1~4种相变材料时相应的最佳相变温度与最大有效能利用率,并以此为依据给出了实际最佳相变材料组合。