石蜡乳状液潜热输送材料的研究进展

石蜡乳状液潜热输送材料是由相变石蜡与水乳化而成的悬浮液,具有较大的热客,能量储存密度及输送密度远高于相同温差下的水,因此可以使循环流量大幅降低,从而降低循环能耗,实现节能.根据相变石蜡材料及应用背景不同,分别综述了低温石蜡乳状液潜热输送材料、高温石蜡乳状液潜热输送材料的研究现状.指出了石蜡乳状液潜热输送材料在导热性能和稳定性等方面存在的共性问题,并探讨了解决措施:纳米颗粒强化传热是提高其导热性能的有效方法,研制纳米级相变石蜡微乳液是提高稳定性的有效途径.     

石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料的制备及性能研究

以石蜡为相变储能材料,改性硅藻土为载体,无水乙醇为溶剂采用溶液插层法制备了石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料,利用综合热分析仪(TG-DSC)测定了复合材料的相变温度、相变潜热及复合材料的热稳定性,通过扫描电镜(SEM)、FT-IR分别对复合材料的微观结构及兼容性进行了表征,结果表明:复合相变储能材料中石蜡的适宜含量为65%,此时相变温度为53.7℃,相变潜热为147.93J/g,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

石蜡/SiO_2储能相变材料的制备与热性能研究

以工业石蜡为相变芯材,在硅烷偶联剂参与下,通过溶胶-凝胶法制备石蜡/SiO2储能相变材料。并利用透射电子显微镜,热重分析,傅里叶红外光谱仪和方差扫描量热法等测试技术对石蜡/SiO2储能相变材料的结构和性能进行了测试和分析,最后利用瞬态热线法对石蜡/SiO2储能相变材料的导热系数进行了测试。结果表明,石蜡/SiO2储能相变材料的相变芯材石蜡在吸热熔化后不会渗漏;石蜡/SiO2储能相变材料中石蜡的含量约为39%时,相变温度和相变潜热分别为39.15℃和59.33J/g;石蜡/SiO2储能相变材料的导热系数为0.0845 W/(m·K),可作为一种良好的保温隔热建筑材料。     

膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料的制备与性能研究

以膨胀石墨为载体,石蜡为相变储能材料,制备了复合相变材料。由于膨胀石墨良好的吸附性能和毛细作用力,石蜡能稳定存在于膨胀石墨中。采用SEM、DSC和TG对复合相变材料进行表征,结果表明:膨胀石墨吸附石蜡后仍能保持原来疏松多孔的蠕虫状,稳定吸附倍率为17倍;复合相变材料的相变温度与石蜡相似,并具有较高的相变潜热。其储热时间较纯石蜡减少了66.7%～76.7%,放热时间减少82.2%。     

石蜡/聚脲相变微胶囊的制备及表征

以固体石蜡和液体石蜡熔融混合进行复配,复合石蜡的相变温度和相变焓都随固体石蜡含量的增加而升高,以固液比3∶7制备的复合石蜡熔点为28.3℃,相变潜热为100.04kJ/kg。以此复合石蜡作为微胶囊的芯材,以甲苯2,4二异氰酸酯(TDI)和乙二胺为单体,OP-10为乳化剂,采用界面聚合法在复合石蜡表面包覆聚脲囊壁材料制备石蜡/聚脲相变微胶囊,用扫描电镜(SEM)观察了乳化搅拌速度和反应温度对相变微胶囊表面形貌的影响,并用红外光谱(FTIR)、热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)对相变微胶囊进行了表征。实验结果表明:在乳化搅拌速度2000r/min、反应温度70℃时制备的石蜡/聚脲相变微胶囊颗粒呈球形分布,平均粒径在3~4μm范围内,分散均匀,颗粒表面光滑、致密,熔点为28.1℃,相变潜热为58.4kJ/kg,包覆效率为87.5%。     

纳米复合材料的制备及相变特性研究

以4种不同类型的纳米碳材料(纳米石墨烯GNP-B、纳米石墨烯GNP-C、多壁碳纳米管MWCNTs和石墨化多壁碳纳米管G-MWCNTs)为填料,采用两步法制备了不同质量分数(0.2%～3.0%)的纳米复合相变材料。扫描电镜分析表明纳米碳材料较好地被石蜡包覆,由于纳米碳材料具有不同的管状和层状结构,纳米复合材料表现出不同的比表面积。红外光谱分析(FT-IR)表明纳米碳材料与石蜡之间未发生化学反应,仅以物理方式彼此结合。差示扫描量热分析(DSC)表明,纳米碳材料的种类和浓度对纳米复合材料相变温度的影响很小,熔化和凝固过程中最大的相变温度差分别为0.74℃和1.11℃。但随碳纳米颗粒质量分数的增加,复合相变材料的相变潜热值逐渐减小。对于4种纳米复合材料,当质量分数为3%时,4种纳米复合材料(MWCNTs、G-MWCNTs、GNP-C和GNP-B)熔化过程的相变潜热相比纯石蜡分别降低了7.3%、13%、12%和12.8%,凝固过程的相变潜热相比纯石蜡分别降低了11.2%、19.9%、17.8%和11.4%。     

对一种新型相变微乳液的物理性质及稳定性的研究

相变流体(PCS)是一种新颖的储传热介质,其表观比热和传热能力比水大,在换热强化和能量输运领域有广泛应用,但传统的相变流体在实际应用中有很大的缺陷。使用工业级相变石蜡制备了一种新型相变储能微乳液,并测定了该材料的相变微粒的粒径、粘度、相变潜热及稳定性等性质。测试结果表明,制备的相变微乳液拥有较高的储能能力和稳定性,在热交换等领域具有广阔的应用前景。     

红外隐身用石蜡微胶囊的制备与表征

以石蜡,丙烯酸单体为原料,采用原位聚合法制备了红外隐身用石蜡微胶囊材料。利用XRD、SEM、IR和激光粒度仪等表征了所制备石蜡微胶囊的物相、形貌、化学结构和粒径等。结果表明,在搅拌速度一定(320r/min)的情况下,当乳化剂与石蜡质量比为0.05∶1,芯壁质量比为1∶1时所制备的石蜡微胶囊成囊效果最好、粒径最小,成球状。石蜡和石蜡微胶囊热性能的DSC测试表明,两者的相变温度均在65℃左右,相变潜热均在132J/g左右,说明石蜡微胶囊保留了石蜡的储热性能,达到了红外隐身所要求的较高热焓值。所制备的球状石蜡微胶囊材料为红外隐身涂层提供了一种较好的控温填料。     

以高岭石稳定的Pickering乳液为模板制备高岭石聚脲微胶囊及相变性能研究

相变微胶囊以其优异的储热性能被广泛用于建筑节能等领域,但是,由于传统相变微胶囊常以表面活性剂所稳定的乳液为模板,由单一高分子聚合物形成囊壁,导致其热稳定性和储热性能较低。本文通过在高岭石稳定的水/石蜡乳液界面处引发异佛尔酮二异氰酸酯和水发生聚合反应,成功获得了囊壁为高岭石聚脲包封客体为石蜡的相变微胶囊。结果表明:相变微胶囊形貌规整呈球形,微胶囊平均粒径为42μm并可通过调控乳液液滴大小实现尺寸调控;该微胶囊的石蜡包封率达85.3%,相变点为49.6℃,热分解温度为218℃,相变潜热高达175.7 J/g。以高岭石稳定的Pickering乳液为模板所制备的相变微胶囊具有良好的热稳定性和相变潜热,有望作为相变储热材料应用于节能领域。     

Thermal properties measurement and heat storage analysis of paraffin/graphite composite phase change material

This study aims at the preparation of a paraffin/graphite waste composite for thermal energy storage application at low temperature. In this composite material, the paraffin is characterized by high phase change latent heat and graphite serves as the heat transfer promoter. An investigation by means of a Differential Scanning Calorimeter (DSC), a periodic temperature method and a heat storage/release performance unit was conducted in order to measure the phase transition properties, the thermal conductivity and the melting time of the paraffin/graphite waste composites respectively. Experimental results indicated that the melting temperature did not change with the change of the amount of paraffin. On the other hand, the latent heat of phase change material increased with the increasing of the paraffin content. Furthermore, the heat transfer in the composite material during the heat storage process was enhanced through thermal conductivity improvement.     

Preparation of shape-stabilized phase change materials as temperature-adjusting powder

The shape-stabilized phase change materials (PCMs) composed of paraffin wax and silica were prepared in O/W emulsion with cetyl trimethylamine bromide as emulsifier and n-pentanol as assist emulsifier. The paraffin wax (with melting temperature of 29°C, crystallizing temperature of 26°C and latent heat of 142 J/g) served as latent heat storage material and the silica as supporting material, which prevented the leakage of the melted paraffin wax. Silica supporting material was formed in situ via hydrolysis and condensation from low-cost sodium silicate solution with chlorhydric acid and ammonium bicarbonate as neutralizing agent. The thermogravimetry (TG) curves show that the composite has a thermal stability superior to that of paraffin wax and that the content of paraffin wax in the composite is 65wt%. The maximum latent heat and its relevant melting point of composite are 95 J/g and 30°C, respectively.     

成都地区相变墙体夏季工况的参数优化及效果分析

为了解相变墙体传热特点和评价相变材料在成都地区的使用效果,建立相变墙体传热数理模型并通过实验验证模型正确性。在此基础上分析了成都地区夏季工况下相变材料的相变温度、相变区间、相变潜热和导热系数对使用效果的影响,并对参数进行优化。结果表明:适合成都地区夏季墙体内表面的相变材料的相变温度为25～26℃,相变区间为2℃以内,相变潜热与使用效果呈线性关系,导热系数对使用效果影响不大。     

纳米铜粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉/石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉/石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

基于复合相变散热的锂离子电池热管理实验研究

以纳米氮化硼(BN)为填料,制备不同质量分数的石蜡基纳米复合材料,对其进行热物性表征,并将该材料用于锂离子电池的热管理。实验结果发现,BN与石蜡之间为物理复合作用;复合材料的熔点和相变潜热随着BN含量增加均有所降低,复合材料导热系数发生转折的点对应于熔点;由于BN在石蜡中发生沉降,导致其含量为1%时复合材料热导率最大,为0.3386W/m·K。将1%的复合材料应用于锂离子电池的热管理,发现在3C和5C倍率放电条件下,电池表面最高温度较纯石蜡分别降低1.43℃和3.39℃,具有3.5%和7.6%的降温效果;最大温差分别降低0.24℃和0.35℃,比纯石蜡降低20%以上,电池表面温度更趋于均匀。因此复合相变材料在电池热管理上具有较好的应用前景。     

EVA用于低熔点石蜡的定形支撑材料的研究

采用一定配比的固态与液态的混合熔融石蜡作为相变材料、EVA树脂作为支撑材料制备定形相变材料。研究了混合石蜡的热性能、选择不同型号EVA树脂时石蜡含量与材料相变焓之间的关系以及石蜡含量的临界值、定形相变材料的热稳定性和微观形貌。结果显示使用VA含量较低的EVA14/2树脂,可以提高石蜡包裹量并增加EVA树脂与石蜡之间的结合力,从而制成具有较高相变焓和具备良好热稳定性的定形相变材料。     

纳米铝粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了分散性较好的纳米铝粉/石蜡复合相变材料,并对其热物性能进行了实验研究.研究表明,纳米铝粉的加入有效地提高了石蜡相变储能材料的导热系数,而对相变潜热和相变温度影响不大.     

热处理对PMMA@PCM纳米胶囊相变特性的影响及机理

采用界面聚合法制备了以石蜡为芯材、聚甲基丙烯酸甲酯为壳层的纳米胶囊相变材料。胶囊的直径为100~400nm,相变焓可达29J/g,封装比率约为35%。采用差示热扫描量热仪(DSC)对PMMA@PCM经40℃、60℃及100℃热处理后相变特性的变化进行了探讨。结果显示,随着热处理时间的延长,相变温度均有所升高。凝固温度的升高是由于胶囊表面形成了一定量的相变晶种,而熔化温度的升高则是由于纳米胶囊体积的增加而引起的热传导率降低。这一研究结果将有助于分析纳米胶囊相变过程的微结构变化理论。