相变储能过程传热强化技术研究进展

相变储能是一种基于材料相变过程吸/放热而实现能量储存的技术,已广泛应用在工业企业能量回收领域。本文针对目前相变材料储/释能过程中热导率低引起能量传递慢的问题,从优化储能结构和添加导热填料两方面综述了相变材料储能过程强化传热技术。优化储能结构方面,分析了开式结构和闭式结构对相变传热过程的影响;添加导热填料方面,讨论了金属翅片、导热粒子、导热纤维和多孔金属对相变材料储能传热过程的影响。分析认为,管壳结构的热损失小,传热效果好;多孔金属作为导热填料增强导热效果更好,并提出复合强化传热会成为今后相变储能领域研究的重点。     

低共熔溶剂的形成机理及应用研究进展

传统的有机试剂和催化剂存在效率低、选择性差、毒性大、污染环境等问题。低共熔溶剂作为一种新型的绿色高效溶剂和催化剂,已成为绿色化学领域的研究热点之一。综述了近年来国内外对于低共熔溶剂形成机理的研究,概述了低共熔溶剂在不同领域的应用。总结了诸多研究方法(如红外光谱法、核磁共振法、热分析法以及结构模拟),研究了低共熔溶剂形成机理的成果,阐述了低共熔溶剂形成机理。概述了低共熔溶剂在各个领域的发展概况,指出了未来低共熔溶剂的研究方向。     

低共熔溶剂在有机合成和萃取分离中的应用进展

低共熔溶剂也称为低共熔混合物或者深共熔溶剂。作为一种新型离子液体类似物,低共熔溶剂具有独特的物理化学性质和成本低廉、制备过程简单、无毒、无蒸气压、易生物降解等诸多优点,并且可以通过调节组成成分的结构和比例,赋予其特定的功能性及可调变性,因此在很多领域有着越来越广泛的应用。本文介绍了低共熔溶剂的常见氢键供体和氢键受体组成单元与分类,概括了近年来对低共熔溶剂形成机理的探究现状,综述了其作为萃取剂和溶剂在分离和有机反应中的应用,以及作为催化剂在酯化、Fridel-Crafts、环化、缩合和多组分反应等有机反应中的应用研究进展,就低共熔溶剂在研究、应用中存在的问题进行了探讨并指出了解决方法。低共熔溶剂必将以其丰富的结构及功能可调变性,成为最有发展前景的新一代溶剂和催化剂。     

离子液体基低共熔溶剂在转化CO2中的应用

CO₂作为一种温室气体,是一种宝贵的C₁资源,为实现“碳达峰、碳中和”战略目标,大力发展二氧化碳利用与封存技术是当务之急。离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的绿色溶剂,而低共熔溶剂是由氢键受体和氢键供体通过氢键形成的一种新型的溶剂。离子液体基低共熔溶剂不仅拥有离子液体相似的性质,如低饱和蒸气压、宽液温范围、高热化学稳定性、结构性能可调控等,还具备了低共熔溶剂的氢键特性。本文综述了离子液体基低共熔溶剂在CO₂热催化、电催化、生物催化领域的应用,并分析了各种催化方式中的CO₂转化机理和影响因素,展望了低共熔溶剂应用于转化CO₂的前景,对目前该领域的发展所面临的主要问题和进一步的研究工作提出了建议。     

绿色低共熔溶剂融入物理化学教学的应用型人才培养探索

低共熔溶剂制备简便、价格低廉、可设计性强，近年来在材料、能源、环保、医药等领域得到了广泛应用，被称为21世纪新型绿色溶剂。物理化学是化学、化工、材料、生物、农学等专业的一门重要大学基础课程。为加快新时代高校应用型人才培养，探索低共熔溶剂融入大学物理化学教学具有必要性、新颖性、创新性和可行性，报道以绿色低共熔溶剂在各个领域的应用为基础，提出将低共熔溶剂融入物理化学教学的应用型人才培养的思考和建议。     

脂肪酸相变材料的研究进展及应用

中长链脂肪酸及其混合物具有良好的热物性、热稳定性和化学稳定性,是非常廉价易得的一类有机相变材料.综述了脂肪酸固-液相变材料在潜热蓄热领域的发展现状,主要介绍了常用脂肪酸相变材料及其低共熔混合物的热物性和热稳定性特点,指出了其强化传热方式,总结了国内外脂肪酸复合相变材料的制备方法.     

疏水性低共熔溶剂氢键交互作用调控及萃取铜性能

制备了以薄荷醇为氢键受体,不同碳链长度的羧酸为氢键供体的薄荷醇-羧酸类疏水性低共熔溶剂。探索了低共熔溶剂体系的密度、黏度理化特性随温度变化的规律,利用超额摩尔性质与格伦伯格-尼桑相互作用力公式计算了过量摩尔体积、黏度偏差与相互作用力参数,分析了低共熔溶剂组分间的相互作用。通过傅里叶红外光谱表征,确定了低共熔溶剂组分间的氢键作用。以该类低共熔溶剂作萃取剂,考察了pH、组分间氢键交互作用力（氢键供体碳链长度、低共熔溶剂受供体摩尔比）对提取铜性能的影响。结果表明,薄荷醇-羧酸类疏水性低共熔溶剂中氢键交互作用更强的体系,由于羧基中氢的解离更容易实现,对铜的萃取效率更高。此外,通过对薄荷醇-羧酸类疏水性低共熔溶剂体系结构性质与组分间氢键作用的关系对铜的萃取机理进行了探讨,为揭示疏水性低共熔溶剂的构效关系与高性能低共熔溶剂的设计优化提供理论基础。     

低共熔溶剂在化工分离过程中的应用及研究进展

近年来,低共熔溶剂由于具有廉价、原材料易得、蒸汽压低且更加环境友好的合成过程等特点,越来越成为绿色化学领域的研究热点,特别是低共熔溶剂作为萃取剂在化工分离过程中的应用引起广泛关注。本文主要介绍了低共熔溶剂的组成、性质以及在分离过程中的一些应用和研究进展,最后对其未来的研究方向和存在的问题进行了讨论。     

低共熔溶剂性质及其应用研究进展

从低共熔溶剂的物理性质出发,综述了近年来低共熔溶剂在生物催化转化、无机材料的合成和电化学等方面的应用,并就低共熔溶剂的应用现状、进展和发展趋势做了相应的评估、论证和建议。     

脂肪酸类相变材料传热及液相渗漏的研究进展

能源的大量消耗使得储热技术研究越来越重要,相变材料作为一种有效的潜热储热材料在潜热储热系统中占据重要地位。脂肪酸相变材料因其来源广泛,具有共熔和共结晶特点、相变焓高和清洁可再生等优点受到广泛关注,但脂肪酸相变材料也存在热导率低和固-液相转变时液相渗漏等缺点。本文对国内外脂肪酸相变材料的传热和渗漏进行了综述与讨论,就热导率低的缺点提出了强化传热的方式,通过建立传热模型研究其导热行为并预测传热系数;就渗漏问题提出4种有效解决液相渗漏的方法,分析了各种方法的优缺点。对节能环保要求越来越高的今天,解决脂肪酸相变材料的传热和渗漏已成为热点问题。最后对脂肪酸相变材料的发展前景进行展望。     

(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。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

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。     

中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展

中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题,本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出,通过导热增强填料对相变材料进行改性时,应注意填料对导热和对流的共同作用,综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响;直接式相变蓄热系统重量轻,传热效率高,适合应用在移动式相变蓄热车中;梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念,蓄放热效率高。在未来研究中,对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。     

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.     

新型六水氯化镁-六水硝酸镁/石墨相氮化碳复合相变材料的制备及其热性能研究

我国青海盐湖镁资源的利用率低,带来严重的资源浪费和环境污染,若将镁盐开发为相变储热材料,则可扩大其应用领域,从而促进镁盐资源的充分利用。针对中低温保温隔热的应用需求,在前期工作基础上,选用MgCl₂·6H₂O-Mg（NO₃）₂·6H₂O（MCH-MNH）质量比为41∶59的共晶盐作为相变材料,为降低其过冷度并提高隔热性能,选用多孔介质石墨相氮化碳（g-C₃N₄,CN）作为支撑材料,制备低热导率的MCH-MNH/CN复合相变材料。先将尿素在550℃高温下煅烧得到多孔的CN,再采用吸附法制备出MCH-MNH/CN复合相变材料,并对复合相变材料的形貌、结构与热性能进行了表征和测量。结果表明,共晶盐相变材料均匀地吸附在CN的微孔结构内,其与CN的复合是一个物理过程,没有发生化学反应;复合相变材料的相变温度为55.2℃,相变焓值为92.7 J/g,几乎没有过冷度,其热导率为0.3 W/（m·K）,仅是共晶盐MCH-MNH的一半,提高了隔热性能。此外,复合相变材料还具有良好的热稳定性,在中低温保温隔热领域具有应用前景。     

疏水深共熔溶剂在绿色化学工艺中的应用

疏水深共熔溶剂因制备简单、低毒性、高热稳定性及高生物降解性,被认为是传统有毒有害有机溶剂和离子液体的潜在替代品。其良好的疏水性、高度可调的物理化学特性及其对有机和无机化合物的优异溶解能力,可满足许多工业应用需求。疏水深共熔溶剂通过静电作用、离子交换和氢键的协同作用,实现了对目标物的高效分离、定向催化和改性。该文总结了疏水深共熔溶剂的结构组成及其性能影响因素,综述了疏水深共熔溶剂在分离提取、污染物去除、生物催化、材料改性及食品安全检测中的研究进展。疏水深共熔溶剂能够通过结构组成变化实现溶剂特性的定向调控,在宽pH范围内高选择性地提取了各种目标成分,简化了催化和改性的工艺过程,其高度的循环稳定性极大地减少了溶剂消耗量,在绿色化学工艺中展现出可替代传统溶剂的巨大潜力。但疏水深共熔溶剂各组分间的协同机制尚不明晰,仍需在后续研究中进一步阐明其作用机理,以期实现疏水深共熔溶剂的精准定制及高效应用。     

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。     

相变介质组成对粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

分别以Al粉、Al-12Si、Al-20Si合金粉为相变介质,粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法在空气、真空两种烧结氛围下制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料,探讨相变介质中硅铝相对含量及烧结氛围对材料蓄热性能的影响。结果表明:分别用三种金属粉制备复合相变材料时,Al的氧化难以避免,致使Si的相对含量均超过共晶点组成,凝固时其状态点始终处于共晶相+Si相的两相区,未被氧化的Al都转变成为Al-Si共晶相。空气中烧结有利于Al形成致密氧化膜从而阻止其进一步反应,材料的密度、相变潜热都比真空中烧结高。三种复合相变材料中,由Al粉制备的热稳定性最差,由Al-12Si合金粉制备的相变潜热、保留率最高,热稳定性及蓄热性能突出。