月桂酸-正辛酸低温相变材料的制备和循环性能

相变材料在蓄冷空调系统中具有广阔的应用前景。文中利用步冷曲线法绘制了月桂酸-正辛酸溶液的相图,找到了月桂酸-正辛酸溶液的共融点,其质量比为21∶79。经差示扫描量热仪(DSC)测试得到相变温度为7.0℃,相变潜热130.8 kJ/kg,可以作为相变材料使用。对该相变材料进行充冷和放冷的实验后,用DSC测得其循环20次的相变温度为7.58℃,相变潜热为134.4 kJ/kg,循环到40次的相变温度为7.73℃,相变潜热为134.0 kJ/kg,循环稳定性能良好,适合作为蓄冷空调用低温相变材料。     

十六酸-十四醇二元复合相变材料的制备及热性能研究

通过熔融共混法制备了一系列十六酸-十四醇共晶系,利用步冷曲线法和低共熔混合物相变温度理论计算确定十六酸-十四醇二元混合物最低共熔点的质量比为18∶82,共晶温度为34. 03℃,并且随着十六酸掺入量的增加,共晶系的过冷度逐渐下降。DSC和FT-IR测试结果表明,十六酸-十四醇最低共熔点的熔化温度为35. 90℃,相变潜热为122. 6 J/g,凝固温度为30. 46℃,相变潜热为119. 3 J/g,并且各组分之间无化学反应。从加速冷热循环结果来看,十六酸-十四醇共晶系具有良好的热稳定性。因此,该二元复合相变材料适用于建筑节能领域。     

癸酸-十六醇作为相变储能材料的相变特性

以癸酸（CA）和十六醇（H）为原料,通过熔融共混法制备了二元脂肪酸醇复合相变材料,并利用步冷曲线法确定癸酸-十六醇（CA-H）二元复合相变材料的最佳质量配比为74∶26,共晶温度为24.5℃,过冷度为0.2℃。采用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、蓄放热实验和冷热加速循环实验等研究了CA-H复合相变材料的结构与性能,发现CA-H的FTIR曲线上同时存在CA和H的特征吸收峰,CA-H的XRD图谱上存在CA和H的衍射峰,说明CA与H是通过分子力作用在一起,没有发生化学反应。然后对CA-H进行500次5～80℃冷热加速循环实验,发现其相变温度和相变潜热变化较小,可见CA-H的热循环稳定性良好,且蓄放热性能较好。同时,根据差示扫描量热仪（DSC）分析得到CA-H的相变温度为24.22℃,相变潜热为190.5J/g,这与通过步冷曲线测得的共晶温度吻合。因此,该CA-H复合相变材料适用于建筑节能、空调冷凝热回收及低温太阳能热储存等领域。     

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%。     

矿工降温服蓄冷材料的实验研究

矿工降温服的研制与应用对于解决矿山人员的防暑降温具有重要意义,而蓄冷材料作为矿工降温服的重要组成部分,其性能决定降温服的使用效果。用差示扫描量热仪(DSC)测定该蓄冷材料的融点、相变潜热;用低温冰箱测试凝固融化过程材料的均匀稳定性。实验结果表明,矿工降温服所采用的复合蓄冷材料相变温度为-5.1℃,融解潜热242.1J/g,具有相变温度合适、相变潜热大且重复性好的特点,适合用作矿工降温服的蓄冷材料。     

二元混合氯化盐的配制及热物性研究

在太阳能热发电技术中,硝酸盐类相变材料是使用最多的一种相变材料,但其最高使用温度仅为600 ℃,因此找到一种热容量大、工作温度范围宽、热损失低、价格便宜的相变储热材料是目前的研究重点。选取氯化锂和氯化钠两种高温熔盐相变材料按照不同的质量比混合制备了9种二元熔盐混合物,利用差式扫描量热仪（DSC）对其在600 ℃范围内的相变温度和相变潜热进行了研究。实验结果显示：由于氯化钠的熔点较高,当氯化锂和氯化钠的二元混合物中氯化钠的含量较多时,即氯化锂的含量较少时,少量的氯化锂不能将混合物的熔点降低至600 ℃以下,混合材料无法熔化;当氯化钠和氯化锂发生熔融时,无论何种比例其相变温度均保持在540 ℃左右,浮动±15 ℃;以质量配比为90%氯化锂-10%氯化钠的二元混合物的熔融温度与结晶温度相差较大,所以该二元混合熔盐可以应用于太阳能发电的传热和蓄热技术中。     

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。     

(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。     

癸酸-石蜡/膨胀石墨定形相变材料的制备及性能

通过物理吸附法将癸酸-石蜡（CA-PC）二元低共熔混合物与膨胀石墨（EG）复合形成癸酸-石蜡/膨胀石墨定形相变材料，实验结果显示，CA与PC、CA-PC与EG的最佳质量配比分别为8.1∶1.9和7∶1。利用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）分析了定形相变材料的微观形貌和结构特点，发现CA-PC/EG的FTIR曲线上同时存在二元低共熔混合物和膨胀石墨的特征吸收峰，表明二元低共熔混合物与膨胀石墨之间没有发生化学反应，二者依靠表面张力和毛细力作用在一起，并且CA-PC二元低共熔混合物依靠物理作用被有效包封于EG的孔隙中，经过1000次加速冷热循环后，基本没有液态二元复合相变材料泄漏。通过差示扫描量热仪（DSC）得到CA-PC/EG的熔化温度和凝固温度分别为27.04℃和22.26℃，熔化潜热和凝固潜热分别为144.4J/g和133.7J/g，且EG的高导热性促进了CA-PC的蓄放热速率。同时，根据热重分析（TG）与蓄放热实验结果发现其拥有优良的热可靠性和耐热性能。因此，该CA-PC/EG定形相变材料是一种良好的低温储能材料。     

丙胺乳酸盐/肉豆蔻酸复合相变储能材料的制备及性能研究

通过一步中和法制备得到丙胺乳酸盐离子液体,再通过机械混合法得到了一系列不同质量配比的丙胺乳酸盐/肉豆蔻酸复合相变储能材料。通过差热分析仪和导热测试仪等手段对丙胺乳酸盐—肉豆蔻酸复合相变材料的熔点、过冷度、潜热和导热系数进行了表征。结果表明,少量丙胺乳酸盐离子液体的加入可以调控相变体系熔点,同时在潜热损失不大的情况下,可以一定程度上提高体系导热系数,为人们提供了一种新的调控有机相变储热材料的方法。     

应用于低温加热的肉豆蔻酸和硬脂酸共熔混合物的储热特性

Stearic acid （67.83℃） and myristic acid （52.32℃） have high melting temperatures that can limit their use as phase change material （PCM） in low temperature solar heating applications such as solar space and greenhouse heating in regard to climatic requirements. However, their melting temperatures can be adjusted to a suitable value by preparing a eutectic mixture of the myristic acid （MA） and the stearic acid （SA）. In the present study, the thermal analysis based on differential scanning calorimetry （DSC） technique shows that the mixture of myristic acid （MA） and stearic acid （SA） in the respective composition （by mass） of 64% and 36% forms a eutectic mixture having melting temperature of 44.13℃ and the latent heat of fusion of 182.4J.g^-1. The thermal energy storage characteristics of the MA-SA eutectic mixture filled in the annulus of two concentric pipes were also experimentally established. The heat recovery rate and heat charging/discharging fractions were determined with respect to the change in the mass flow rate and the inlet temperature of heat transfer fluid. Based on the results obtained by DSC analysis and by the heat charging/discharging processes of the PCM, it can be concluded that the MA-SA eutectic mixture is a potential material for low temperature thermal energy storage applications in terms of its thermo-physical and thermal characteristics.     

癸醇-棕榈酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备与性能

为了寻求温度段在2~3℃的低温相变材料,采用低共熔法,以理论计算为基础制备了癸醇-棕榈酸（DA-PA）二元复合相变材料。为提高其热导率,利用膨胀石墨（EG）的多孔特性,制备了最佳质量比为15∶1的DA-PA/EG复合相变材料。通过DSC、步冷曲线、红外光谱测试、SEM、Hot Disk热常数分析、高低温循环实验对复合相变材料的结构和性能进行了研究。实验结果表明,当DA-PA质量比为97.8∶2.2时的低共熔温度为2.9℃,相变潜热为203.6 J·g^-1。真空吸附后DA-PA被均匀地包裹在EG的多孔网状结构中,DA-PA/EG的相变温度为2.7℃,相变潜热为193.9 J·g^-1,热导率为1.416 W·（m·K）^-1,相比DA-PA提高了4.3倍。经过100次高低温循环后,DA-PA/EG仍保持良好的稳定性,在冷链物流中有较大的应用价值。     

温室用Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O复合定形相变材料制备及性能

十水硫酸钠因过冷度、相分离、相变温度过高和液相泄漏等问题,限制了其在日光温室中的应用,所以需要对其进行改性研究。本文通过添加十二水磷酸氢二钠改善过冷度、氯化钾降低相变温度以及树脂作基体解决相分离和液相泄漏,制备出了Na₂SO₄·10H₂O+80% Na₂HPO₄·12H₂O+6% KCl+6%树脂（质量分数,余同）的复合定形相变材料,并进行了升降温、差示扫描量热仪（DSC）和循环稳定性的测试。结果表明：添加80%十二水磷酸氢二钠,其过冷度和相变潜热分别为1.35℃和268.7J/g;再添加6% KCl可以使相变温度达到温室所需温度23.89℃,且潜热为183.25J/g;最后加入6%树脂可以抑制相变材料的相分离和液相泄漏等问题,其凝固温度为11.56℃,熔化温度为22.61℃,过冷度为1.41℃,相变潜热为143.6J/g。复合定形相变材料在加热到50℃时,没有液相泄漏产生;经过100次循环,其潜热降为127.8J/g,比循环1次衰减了11.2%。得到的复合定形相变材料具有潜热值较大、相变温度合适、热稳定性较好等优点,适合应用于日光温室领域。     

Na2S2O3·5H2O复合材料的制备及循环稳定性能

为了解决Na₂S₂O₃·5H₂O存在的过冷度过大导致不结晶的问题,提高复合相变材料的循环稳定性并抑制相分离现象,以CaSO₄和1-萘酚（C₁₀H₈O）为成核剂;聚丙烯酸钠（PAAS）和羧甲基纤维素钠（CMC）为增稠剂进行改良,通过步冷曲线和差示扫描量热法（DSC）对复合相变材料进行了研究。实验结果表明：加入质量分数为1%和5%的CaSO₄、0.5%和3%的C₁₀H₈O对Na₂S₂O₃·5H₂O有较好的成核作用。萘酚体系在加入增稠剂后降温冷却时不出现结晶现象。对于CaSO₄体系,增稠剂PAAS效果优于CMC,Na₂S₂O₃·5H₂O+1%CaSO₄+2%PAAS复合材料相变温度47.7℃,相变潜热为200.4J/g;Na₂S₂O₃·5H₂O+5%CaSO₄+2%PAAS复合材料相变温度48.2℃,相变潜热为213.4J/g;经过100次高低温循环后,1%CaSO₄的复合材料相变温度47.6℃,相变潜热为192.4J/g,相较循环前相变潜热降低了3.99%。5%CaSO₄的复合材料相变温度47.8℃,相变潜热211.2J/g,相比循环前下降1.03%。5% CaSO₄体系较优于1% CaSO₄体系,循环前后潜热值、相变温度变化不大,循环稳定性良好。     

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。     

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。