生物炭/二十烷复合定型相变材料制备及其光热、电热转换和储存性能

为解决单一有机相变材料二十烷(n-Eicosane)导热性差及在相变过程中易发生泄漏的问题,本实验选取玉米秸秆作为生物质原料,通过700℃高温热解、KOH刻蚀改性制备了具有多级孔道结构的生物炭(KBC)材料,再通过乙醇熔融、真空浸渍的方法将二十烷封装到生物炭内部孔道,得到了一种生物炭/二十烷(KBC/n-Eicosane)复合定型相变材料。通过SEM、XRD、FTIR等表征手段研究了复合材料的微观结构和形貌,同时利用TG及DSC测试了复合相变材料的热稳定性和储热性能,并探讨了复合相变材料中二十烷不同用量与焓值的关系。结果表明,复合相变材料的焓值与二十烷的用量成正比,当复合相变材料中生物炭与二十烷的质量比为1∶2时,复合相变材料未明显泄漏,定型效果良好,此时对应的熔融焓和凝固焓值分别为121.3 J·g^-1和117.6 J·g^-1,经过100次循环储热和放热性能测试后,未产生渗漏现象,相变焓值亦无明显变化,表明该复合相变材料的储热能力和稳定性较好。此外,还通过模拟太阳光辐射和接入直流电源的方式测试了复合相变材料的光热转换和电热转换能力,结果表明...     

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

利用农业固体废弃物玉米秸秆为前体，经700℃高温热解、KOH刻蚀后得到了具有三维孔道结构和大比表面积（2136.67m²/g）的生物炭（KBC）。以KBC为载体，利用乙醇溶解、真空浸渍的方式将有机相变材料硬脂酸（SA）注入其内部孔道中，获得了一种生物炭/硬脂酸（KBC/SA）复合相变材料。通过红外光谱（IR）、粉末X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TG）、差示扫描量热分析（DSC）等表征手段，对其组成结构、微观形貌、储热性能以及稳定性进行了研究。结果表明，当SA质量分数为71.2%时，复合相变材料的储热性能最佳，其相变过程中的熔融焓和结晶焓分别为126.3J/g和128.7J/g，且经过100次循环储、放热性能测试后，相变焓值无明显变化。相变过程中无渗漏现象发生，表明KBC/SA是一种性能优异的定形相变材料。此外，KBC/SA复合相变材料具有良好的光热、电热转换能力，能够将太阳光能和电能转化为热能并储存和释放。当被模拟太阳光和直流电（U=5.0V）驱动后，其光热、电热转换效率可分别达到78.3%和70.1%。因此所制备的KBC/SA复合相变材料不仅能作为一种储热材料使用，而且在绿色清洁能源转化利用方面具有潜在价值。