膨胀石墨/三水乙酸钠复合相变材料储热的性能

以三水乙酸钠（SAT）为基材,添加具有多孔网状结构的膨胀石墨（EG）制备复合相变材料。使用扫描电子显微镜、温度数据采集仪、差示扫描量热仪、Hot Disk热常数分析仪等对材料进行结构观察及相关热物性测试,研究膨胀石墨对三水乙酸钠的热物性影响。结果表明,膨胀石墨不能减小三水乙酸钠的过冷度,但可大幅提高材料热导率,对材料潜热值、相变温度影响较小,能减轻三水乙酸钠的相分离现象且能提高其循环稳定性。对于基材为三水乙酸钠的相变材料,膨胀石墨添加量为7%时,复合材料吸附情况最好。当复合材料配比为7% EG+1%十二水磷酸氢二钠+SAT时,相比于纯SAT相变材料,过冷度减小约49℃,热导率提高将近1倍,相变潜热影响幅度3.14%,相变温度基本不变;50次循环后,相变潜热影响幅度保持在1.4%以内,循环稳定性较好,具有较好的应用前景。     

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...     

80#石蜡/膨胀石墨定形复合相变材料的特性表征与分析

以80^#石蜡为相变材料,利用不同粒径膨胀石墨的多孔隙结构,以多层吸附、模压法压制方式制备了80^#石蜡/膨胀石墨定形复合相变材料。通过循环融冻实验分析了80^#石蜡的热稳定性和循环稳定性,滴定滤纸渗漏实验确定了不同组分复合相变材料的渗漏率。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜（SEM）、Hot Disk热常数分析仪等仪器对所制备复合相变材料的相变潜热、多孔基吸附结构、热导率、渗漏率等特性进行了分析。结果表明：当膨胀石墨的添加质量分数达到整体组分的8%时,复合定形相变材料的相变温度为80.86℃（吸热）和76.08℃（放热）,相变潜热为130.12kJ/kg,且渗漏率小于0.3%。制备的复合定形相变材料具有形状稳定、渗漏率低、蓄热密度高的特点,且具有较长的使用寿命。     

月桂酸-膨胀石墨复合相变材料的制备及性能

以月桂酸为相变材料, 多孔石墨为骨架基体, 利用多孔石墨的物理吸附特性, 制备月桂酸-膨胀石墨定形复合相变材料。并通过实验对定形复合相变材料的基本性能、表面形貌及耐久性进行了研究。结果表明, 月桂酸被有效地包封在膨胀石墨的孔隙内;m_月桂酸:m_膨胀石墨=95:5时定形复合相变材料的相变温度45.45℃, 相变潜热125.30 J·g^-1;经100次冷热相变循环后, 复合相变材料损失量非常少, 表明月桂酸-膨胀石墨复合相变材料在实践中有良好的稳定性。     

月桂酸-膨胀石墨复合相变储热材料的性能研究

以月桂酸为相变材料,膨胀石墨为支撑结构,利用微孔吸附法制备了月桂酸/膨胀石墨复合相变储热材料。采用扫描电镜分析(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和差示扫描量热分析(DSC),对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征。结果表明,月桂酸被吸附到膨胀石墨的微孔中,但对膨胀石墨的多孔结构及层间距影响不大。同时,月桂酸/膨胀石墨复合材料的相变温度与月桂酸一致,其焓值与复合相变材料中月桂酸的百分含量与纯月桂酸焓值的乘积相当。     

膨胀石墨/有机质复合相变材料的制备及性能

以膨胀石墨为支撑材料，石蜡、十六酸和硬脂酸为相变主材，采用熔融共混法制备复合相变材料，并对材料的热-电性能进行测试分析。结果表明，在3种有机质中分别添加7%、9%和11%的膨胀石墨，并在4MPa下压制成型，分别在65℃、70℃和75℃的烘箱中充热30min，有机质均未出现泄漏；相比3种纯有机质，复合相变材料的充热时间分别缩短32s、622s和231s，其放热时间分别缩短1040s、1327s和1311s。充热时复合材料的升温速率比固态下的纯有机质快，放热时复合材料全过程都比纯有机质降温速率快；经过60次热循环之后质量损失率均小于0.05%；成型后的复合材料充热时，温度场分布均比纯有机质均匀，放热时温度场分布基本一致，但成型对复合材料的温升有所抑制；复合材料的热导率分别比对应的有机质提高10.12～11.19倍、9.00～15.50倍和5.58～6.76倍；在2～8MPa时，复合材料的电阻率分别在0.092～0.150Ω·cm、0.058～0.146Ω·cm和0.020～0.041 Ω·cm之间，均小于1Ω·cm，说明制备的复合相变材料具有良好的热-电性能。     

膨胀石墨、石墨烯改善无机盐相变材料热物性能

无机盐中、高温相变储能技术对于能源的开发和合理利用具有重要的意义,在太阳能热发电、工业热利用及余热回收方面有着显著优点。采用水溶液法成功制备了性能优异的NaNO3-LiNO3/膨胀石墨、NaNO3-LiNO3/石墨烯复合相变储能材料。利用DSC,MDSC研究了膨胀石墨、石墨烯的添加对NaNO3-LiNO3相变热、峰值温度、导热系数等热物性的影响。结果表明,膨胀石墨、石墨烯的添加使得混合盐的相变热均略有减少,但相变峰值温度分别降低了1.30℃和2.16℃,导热系数分别提高了37.6%和268.8%。     

石蜡与石蜡/膨胀石墨熔化性能的实验研究

为改善相变储能过程中石蜡(PA)的熔化性能，向PA中添加少量膨胀石墨(EG)制备了4种配比的石蜡/膨胀石墨复合相变材料(PA-EG)。通过热物性分析筛选出合适配比的PA-EG，并对其和PA在水平管壳式相变储能单元中的熔化过程进行了实验研究。根据相变材料的温度场变化以及加权法计算得到的熔化分数变化，对比分析了添加EG前后PA的熔化性能，并探究了加热温度对相变材料熔化性能的影响。结果表明，PA-EG3的热导率比PA高了7倍，且两者的相变温度和潜热相差不大。PA-EG3熔化过程中的自然对流效应弱于PA，但是较高的热导率能够显著改善相变储能单元中下部的熔化，使得其整体熔化速度快于PA。当加热温度为80℃时，PA-EG3的熔化过程比PA缩短了78.16%。此外，降低加热温度会使PA和PA-EG3的完全熔化时间都显著增加，但相同条件下PA-EG3的增加幅度更小。     

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠（SAT）为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素（CMC）和十二水磷酸氢二钠（DHPD）作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明：添加0.5% CMC和2% DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 kJ·kg^-1,相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 kW,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。     

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠(SAT)为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素(CMC)和十二水磷酸氢二钠(DHPD)作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明:添加0.5%CMC和2%DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 k J?kg~(-1),相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 k W,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。     

电热水器内部结构优化及储能特性研究

将相变储能技术应用于电热水器,并通过添加石墨纳米颗粒改善相变材料的导热特性,对其储能过程进行调节,可以起到“移峰填谷”的作用。建立了四种不同结构的电热水器三维模型,模拟了电热水器内部速度场与温度场分布特性。考察了进出口水管结构、电加热管布置方式、保温层结构等因素对热水器内部流场及传热特性的影响,研究了不同储能层厚度对电热水器储能的影响。结果表明,水平加热管与垂直加热管相比,加热过程中加热效率提高了2.2%;进水管管径增大1.5倍,热水输出率提升了17.9%;加入相变材料可在相同保温时间内(36 h)使水温最大提高10.6%。     

多孔纳米基复合相变材料在建筑节能中的应用进展

近年来相变材料的开发和应用受到广泛的关注,研究表明,纳米和多孔基复合相变材料可以显著提高材料热导率和热稳定性,同时可以有效防止相变材料在熔融和凝固过程中发生的泄漏问题。本文主要介绍了建筑领域的纳米和多孔基复合相变材料的选择和制备、材料的表征及热物性测量研究,简述了掺入复合相变材料的砂浆、石膏板、混凝土和砖块的热性能情况,通过实验和数值模拟分析了建筑系统中的复合相变材料的应用情况,对采用了储热相变材料的建筑系统进行成本分析和节能研究。最后说明应根据地区气候和使用需求选择不同相变点和热导率的相变材料,添加相变墙体可提高热舒适性,并有效减少能耗。同时指出如何将相变墙体更好地与主动式技术结合,以及探究降低相变墙体的可回收年限和长时间使用相变墙体后的热性能是今后的主要研究方向。     

超声波对三水醋酸钠相分离及结晶的影响

The effects of ultrasonic radiation on phase separation as well as the crystallization of sodium acetate trihydrate,a typical salt hydrate phase change material (PCM),were studied experimentally.It is shown that ultrasonic radiation may inhibit phase separation to a certain degree.The influence of ultrasonic radiation on crystallization is also found.The addition of PCM grain can inhibit supercooling effectively.The crystallization is related to the supercooling degree.Furthermore,the effects of ultrasonic radiation on inhibiting phase separation of salt hydrates are discussed based on theoretical analysis.     

基于相变材料的锂离子电池热管理性能

锂离子电池（lithium-ion battery,LIB）作为目前应用最广泛的储能电池之一,在电动汽车等行业发挥着至关重要的作用。电池的温度是影响LIB性能及安全性的重要因素,因此电池热管理（battery thermal management,BTM）至关重要。目前,利用相变材料（phase change material,PCM）进行相变冷却的热管理方式因其潜热高、不需消耗额外能量的优点已成为一种很有前途的方法。本文针对8节并联18650LIB的电池组性能进行了数值模拟及实验研究,探究了石蜡基复合相变材料（composite phase change material,CPCM）物性参数（包括热导率、熔点、相变潜热和材料厚度）对本文设计的电池组热管理性能的影响。结果表明,纯石蜡用于BTM可将3C放电下的电池最高温度降低28.0%,向石蜡中添加膨胀石墨后可使CPCM的热管理性能进一步提升,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)时可将3C放电下的电池最高温度进一步降低5.42℃,继续增大CPCM热导率对热管理性能的提升较小。在综合考虑电池组的最高温度和温度均匀性的情况下,为得到在本文所设计的锂离子电池组最佳热管理性能,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)、熔点应在36~38℃之间、相变潜热在212J/g左右、CPCM的厚度为4mm时最优。     

填充多级相变材料的套管式储热器性能研究

提出一种填充三级相变材料的水平套管式储热器,并建立该储热器的综合性能评价指标,基于该指标数值预测和研究了分隔壁面、翅片布置和方向等参数对系统综合性能的影响。结果表明：分隔壁面对PCM的自然对流有明显的抑制作用,且相变温度越高,抑制效果越显著;相对于无翅片结构,在各级PCM中布置翅片的储热器的综合储热效率提高了约2.27倍;不同翅片布置方向下PCM液相率的变化可分为两个不同阶段,且均匀布置的翅片结构（Case2）具有较优的综合性能;各级PCM间熔化速率的不均匀性是制约系统整体储热性能的关键因素;Case5的翅片布置方式使各级PCM间熔化速率的均匀性明显改善,与Case2相比,其综合储热效率提高了28.30%。     

Performance improvement of phase-change memory cell using AlSb3Te and atomic layer deposition TiO2 buffer layer

A phase change memory (PCM) cell with atomic layer deposition titanium dioxide bottom heating layer is investigated. The crystalline titanium dioxide heating layer promotes the temperature rise in the AlSb₃Te layer which causes the reduction in the reset voltage compared to a conventional phase change memory cell. The improvement in thermal efficiency of the PCM cell mainly originates from the low thermal conductivity of the crystalline titanium dioxide material. Among the various thicknesses of the TiO₂ buffer layer, 4 nm was the most appropriate thickness that maximized the improvement with negligible sacrifice of the other device performances, such as the reset/set resistance ratio, voltage window, and endurance.     

球形容器内石蜡非约束融化特性实验

通过可视化实验研究了球内受空隙影响的石蜡（RT27）非约束融化过程,探讨了球直径、加热温度、初始温度以及相变材料（PCM）填充率对球内非约束融化特性的影响。通过对PCM固液界面演化、固相运动等融化行为的观察发现,受球内空隙影响,非约束融化过程会出现固相PCM先漂浮后下沉的融化模式。进一步的量化结果表明：增大球直径,固相PCM漂浮时间先增大后减小,总融化时间则持续增大;提升加热温度和初始温度,固相PCM漂浮时间和总融化时间减小;增大PCM填充率,固相漂浮时间和总融化时间先增大后减小。最后,通过对实验数据的无量纲化分析,提出了无量纲总融化时间（受Rayleigh数、Stefan数、PCM填充率、无量纲初始温度影响）关系式。     

The effect of expanded graphite on the thermal stability,latent heat,and flammability properties of EVA/wax phase change blends

This article reports on the morphology, melting and crystallization behavior, thermal stability, flammability and thermal conductivity of shape‐stabilized phase‐change materials (PCM) for thermal energy storage, based on a soft Fischer–Tropsch paraffin wax, the PCM, blended with ethylene vinyl acetate (EVA). These immiscible blends were melt‐mixed with expanded graphite (EG) (up to 9 wt%) to improve the thermal conductivity and flame resistance of the material. It was observed that the EG particles agglomerate in the absence of wax, but disperse much better in the EVA/wax blend, probably because the wax penetrates in between the EG layers (there seems to be a better interaction between wax and EG than between EVA and EG) and separates the layers, giving rise to smaller and better dispersed EG particles. This gives rise to better thermal conductivity and flame resistance. There were no significant changes in the melting temperature of EVA in the EVA/EG composites, while the crystallinities of EVA were observably lower in the presence of EG. The thermal stability and flammability results show an increase in thermal stability and flame resistance of EVA, which further improved in the presence of wax because of the smaller and better dispersed EG particles in these systems. POLYM. ENG. SCI., 55:1255–1262, 2015. © 2015 Society of Plastics Engineers