硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料的制备及其在储热建筑材料中的应用

提出了先将有机相变材料硬脂酸丁酯与膨润土进行复合制备硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料,再将其掺入到普通硅酸盐水泥中制备储热复合水泥板的方案.以无水乙醇为溶剂,采用液相插层法制备出了硬脂酸丁酯/膨润土复合材料.X射线衍射和DSC测试结果表明硬脂酸丁酯嵌入到了有机改性膨润土的纳米层间.制得的硬脂酸丁酯/膨润土复合储热材料的相变潜热与基于复合材料中有机相变物质量百分率的计算值相当.硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料具有很好的性能稳定性,与普通硅酸盐水泥之间具有良好相容性,制得的储热复合水泥板的抗压强度合格,而且其导热性能明显优于由纯硬脂酸丁酯制得的储热水泥板.     

硬脂酸/MCM-41复合相变材料研究

以硬脂酸为相变材料,介孔分子筛MCM-41为载体,采用溶液浸渍法制备了硬脂酸/MCM-41复合相变储能材料。应用SEM和TEM测试了复合材料的微观结构,利用TG-DSC分析了复合材料的相变温度、相变潜热及相变可逆性,通过FT-IR对复合材料的兼容性进行了表征。结果表明,复合材料表面具有多孔结构,改善了复合材料的相变可逆性,复合相变储能材料中硬脂酸的最大质量分数为50%,相变温度为57.8℃,相变潜热为276.4 J/g。分析表明,硬脂酸与MCM-41间是简单的嵌合关系,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料定型封装及热性能研究

以微米级SiC粉为原料,采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体,石蜡为相变芯材,通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料,研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明,层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时,复合相变材料熔融温度为59.6 ℃,凝固温度为53.9 ℃,相变潜热为28.4 J/g,室温下的热导率为2.4 W·(m·K)^-1。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低,当温度为200 ℃时,多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数),表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100 ℃热处理30 min后陶瓷基体未发生形变,经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。     

新型建筑用二元复合定型相变材料的制备及性能评价

针对建筑节能领域，提出了一种由十二醇（LA，C₁₂H₂₆O）和硬脂酸（SA，C₁₈H₃₆O₂）组成的具有适宜相变温区且相变潜热较高的二元相变材料LA-SA，并以膨胀珍珠岩和陶粒为多孔吸附材料制备出复合定型相变材料，探究了不同吸附材料对于定型相变材料热物性的影响。二元相变材料LA-SA的最优配比为质量分数82%十二醇+18%硬脂酸，其熔融相变温度为21.3℃，相变潜热为205.9 kJ/kg，且热稳定性能良好。以膨胀珍珠岩和陶粒为吸附材料，通过真空吸附法制备出了两种建筑用定型相变材料，并对其进行了SEM、FTIR、TG及DSC性能表征，结果表明：LA-SA与两种吸附材料的复合过程仅为物理吸附且复合良好，吸附后的定型相变材料的相变潜热有一定的降低；相比于陶粒，膨胀珍珠岩对相变材料的吸附率较高，且对相变材料热性能影响较小；LA-SA/膨胀珍珠岩熔融相变温度为22.7℃，相变潜热为165.3 kJ/kg，可应用于建筑节能材料的制备。     

中高温复合相变储热材料的制备及性能研究

采用直接混合-压制-烧结工艺,制备了以碳酸钠-碳酸钾、碳酸钠-氯化钠、碳酸钠-氯化钠-氯化钾为相变材料的中高温复合相变储热材料。采用差式扫描量热法(DSC)、重量法和热循环法对中高温复合相变储热材料的相变峰值温度、相变潜热、热稳定性等性能做了表征。实验结果表明,以碳酸钠-氯化钠-氯化钾三元熔盐作为相变材料制备中高温复合相变储热材料,相变峰值温度为567℃,相变潜热高,是碳酸钠-碳酸钾二元熔盐的2.7倍,在750℃以下有较好的热稳定性,且具有较好常温力学性能。     

石蜡/高密度聚乙烯/木粉/石墨复合相变储能材料的制备及性能

以石蜡为相变材料,高密度聚乙烯(HDPE)为支撑材料,木粉(WF)为载体材料,石墨为填料,采用加热共熔法制备石蜡/HDPE/WF/石墨复合相变储能材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、步冷试验和渗漏实验等对复合相变材料进行性能测试。结果表明,石蜡质量分数为50%,WF质量分数为10%,石墨质量分数为4%时,该复合相变材料结构稳定,密封性能优异,热稳定性好,相变温度为60.1℃,相变潜热为93.71 J/g,渗漏率低,应用前景广阔。     

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。     

相变储热技术用于被动式建筑节能的研究进展

相变潜热储能系统具有储热密度高、工作温度稳定和工艺流程简单等优点。相变材料可以通过多种方式与建筑物相结合，利用自身吸热/放热的特性对热能进行储存和释放，从而提高可再生能源的利用率。研究表明，相变储热单元能够有效地降低室内的温度波动，提高室内环境的热舒适性，减少建筑能耗。本文基于相变储热技术在建筑围护结构中的墙体、屋顶、地板以及窗户的研究现状，对近年来被动式储热建筑节能的研究现状进行了综述。阐述了适用于建筑物的相变材料的特点、优化相变材料热性能的方法、相变储热技术调控室内热环境的原理以及相变材料应用于建筑物的节能效果。文章指出，未来的研究应注重高性能相变材料的开发、复合工艺的简化以及室内热环境的综合评价。     

脂肪酸/废加气块定形相变储能集料制备及性能

以癸酸-硬脂酸(CA-SA)二元共熔脂肪酸作为相变储能材料,废加气混凝土块为载体,矿渣-水玻璃-石膏复合胶凝剂为封装材料,制备了密封性能良好的相变储能集料,解决了现有产品与建筑主体材料相容性差和使用寿命较低的缺点。通过DSC、FTIR、SEM等测试技术对相变材料及相变储能集料进行表征。结果表明:适宜的癸酸、硬脂酸的质量比为9∶1,其相变温度为26.8℃,相变潜热为96.4J/g;以多孔的废加气块为载体,相变材料吸附率可达60%;采用矿渣-水玻璃-石膏复合封装材料,制成的相变储能集料具有良好的密封性,稳定性能优异。相变集料应用模拟实验结果显示,其储能控温性能良好。     

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk 热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6 kJ·kg^-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。     

硬脂酸/膨润土纳米复合相变储热材料的制备、结构与性能

引　言相变储热技术可用于解决热能供给和需求失配的矛盾 ,在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑采暖与空调的节能等领域具有广阔的应用前景[1] .其技术关键就是高性能相变储热材料的应用 .近年来 ,国内外学者不断致力于储热材料的研究工     

Fabrication and Properties of Electrospun PAN/LA–SA/TiO2 Composite Phase Change Fiber

A stabilized matrix to accommodate phase change materials is essential in the application and functioning of phase change materials. In this study, lauric–stearic acid eutectics and TiO₂ were doped with polyacrylonitrile solution to electrospin a composite phase change nanofibers. The surface morphology indicated typical nanofibrous structure of polyacrylonitrile/lauric–stearic/TiO₂ composite nanofibers, and the diameter of fiber increased with the increase in lauric–stearic eutectic mass ratio. Differential scanning calorimetry analysis showed the temperature of melting peak of polyacrylonitrile/lauric–stearic/TiO₂ nanofiber was around 25°C, which was lower than that of pure lauric–stearic eutectics. Latent heat value of the composite fibers gradually increased with the increase in lauric–stearic mass ratio. Thermal cycle test and thermogravimetric analysis showed that polyacrylonitrile/lauric–stearic/TiO₂ composite fibers were reversible thermal energy storage materials with good thermal stability below 100°C.     

NaNO3/SiO2复合定形相变材料的溶胶-凝胶法制备与表征

以硅酸钠和硝酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备了硝酸钠/氧化硅(NaNO3/SiO2)复合定形相变材料,分析了材料的组成、物相、热稳定性和相变性能. 结果表明,原位生成的NaNO3作为相变物质分散在载体SiO2的多孔网络结构中形成定形相变材料,仅是NaNO3与SiO2的物理复合,制备和焙烧过程中都没有产生新物质. 材料在低于600℃时具有良好的热稳定性,融熔热和结晶热分别为144.1和142.6 kJ/kg,融熔和结晶温度分别为302.3和301.2℃. 经100次热循环后,材料的相变热和相变温度基本保持不变.     

正辛酸-肉豆蔻酸低温相变材料的制备和循环性能

研制了一种用于相变温度在2~8℃的医药冷藏运输系统的二元有机复合相变材料,该材料由正辛酸与肉豆蔻酸按比例混合而成。首先通过理论计算预测二元混合物的共晶点,确定它的低共熔混合物的比例、相变温度以及潜热值,然后围绕共晶点比例配制了6种不同比例的混合物。使用步冷曲线法测得正辛酸与肉豆蔻酸的低共熔点温度为6.2℃,过冷度为0.5℃,其质量比为87：13。经过差示扫描量热仪（DSC）测得复合相变材料的相变温度为7.13℃,相变潜热为146.1J/g,热导率为0.2832W/（m·K）。对正辛酸-肉豆蔻酸复合相变材料进行40次、80次的循环充放冷实验,发现其相变温度和潜热值均未发生明显变化。实验结果表明,该材料在蓄冷系统尤其是医药冷藏运输系统中有着很大的应用潜力。     

新型相变蓄热材料的热物性测试

为了寻找新型相变蓄热材料,对不同配比下NaCl/KCl/MgCl2三元体系的熔点进行了测量,提出了一种新型三元相变蓄热材料质量分数之比为20%NaCl/20%KCl/60%MgCl2;搭建了准稳态法测试试验台,并利用试验台对新型三元相变蓄热材料的主要热物性参数,包括比热、导热系数和熔解热进行了测试。测定温度范围61.21—573.65℃;利用多项式函数对导热系数和比热试验数据进行了拟合,拟合平均相对偏差小于1.5%。试验结果表明,新型相变蓄热材料潜热大、蓄热密度高、且具有较高的导热系数,具有广阔的工程应用前景。     

碳酸盐复合蓄热材料的制备及热物性研究

以二元碳酸盐（Li₂CO₃-K₂CO₃,BC,62：38,摩尔比）和三元碳酸盐（K₂CO₃-Li₂CO₃-Na₂CO₃,TC,1：2：1,摩尔比）为相变材料,以氧化镁为基体材料,通过混合烧结法制备陶瓷基复合蓄热材料。二元碳酸盐复合材料（BCC）和三元碳酸盐复合材料（TCC）的熔点与相应混合碳酸盐的熔点相近,分别为465.1℃和386.4℃,并在其最高使用温度（800℃）范围内维持较高的比热容;且复合材料的潜热值均大于150.0 J/g。基于XRD和SEM的表征分析,两种复合蓄热材料具有较好的化学稳定性,且基体材料能很好地混合支撑相变材料。两种复合材料分别进行50次热循环,其热物性参数没有发生明显变化,具有较好的热循环稳定性。     

复合相变蓄热材料研制及性能分析

制备了一种复合相变蓄热材料,该蓄热材料是由两种相变材料(硬脂酸和石蜡油)组成,通过物理吸附的方法将其复合在固态支撑材料中,通过实验分析了所研制的蓄热材料的相变点、相变热、热稳定性及微相结构等性能。测试结果表明该蓄热材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性。     

Heat transfer enhancement of paraffin wax using compressed expanded natural graphite for thermal energy storage

Compressed expanded natural graphite (CENG) matrices with different densities were used to increase the thermal property of paraffin wax. To predict the performance of the paraffin wax/CENG composites as a thermal energy storage system, their structure, thermal conductivity and latent heat were characterized. Results indicated that the thermal conductivity of the composites can be 28-180× that of the pure paraffin wax. The existence of natural convection can reduce the time necessary for melting due to the anisotropy of the pore structure and thermal conductivity in CENG matrix. There are almost linear relationships between the thermal conductivity and the bulk density of the CENG matrix, and between the latent heat of the composite and the mass ratio of paraffin wax in the CENG matrix.