硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料制备及性能研究

采用“溶胶-凝胶”工艺制备出具有不同硬脂酸质量分数的硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料,运用SEM、XRD和DSC等手段对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征和测试。复合相变储热材料是硬脂酸嵌入到二氧化硅三维纳米网孔中形成的,其相变温度和相变潜热均随硬脂酸质量分数的增加而增大,且相变温度低于纯硬脂酸,相变潜热与对应质量分数下的硬脂酸相当。实验结果表明,硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料具有储热密度大、性能稳定以及导热系数较高等优点。     

硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料的制备及其在储热建筑材料中的应用

提出了先将有机相变材料硬脂酸丁酯与膨润土进行复合制备硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料,再将其掺入到普通硅酸盐水泥中制备储热复合水泥板的方案.以无水乙醇为溶剂,采用液相插层法制备出了硬脂酸丁酯/膨润土复合材料.X射线衍射和DSC测试结果表明硬脂酸丁酯嵌入到了有机改性膨润土的纳米层间.制得的硬脂酸丁酯/膨润土复合储热材料的相变潜热与基于复合材料中有机相变物质量百分率的计算值相当.硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料具有很好的性能稳定性,与普通硅酸盐水泥之间具有良好相容性,制得的储热复合水泥板的抗压强度合格,而且其导热性能明显优于由纯硬脂酸丁酯制得的储热水泥板.     

硬脂酸/膨润土纳米复合相变储热材料的制备、结构与性能

引　言相变储热技术可用于解决热能供给和需求失配的矛盾 ,在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑采暖与空调的节能等领域具有广阔的应用前景[1] .其技术关键就是高性能相变储热材料的应用 .近年来 ,国内外学者不断致力于储热材料的研究工     

复合相变储热材料的研究与发展

系统概括和评述了复合相变材料的制备方法及其研究进展，并介绍了研制有机／无机纳米复合相变储热材料的创新思路及初步研究成果，提出，有机／无机纳米复合技术是制备高性能复合相变储热材料的新途径。     

磷石膏基复合相变材料的制备及储热性能研究

以磷石膏为原料,采用常压盐溶液法在硝酸镁溶液中制备α-半水石膏,以凹凸棒土和聚氨酯为载体、十水硫酸钠和结晶乙酸钠二元共晶水合盐为相变材料,采用真空吸附法制备定形相变材料,然后将α-半水石膏与定形相变材料复合制备磷石膏基相变材料,并考察了其机械强度和储放热性能。结果表明,由磷石膏制备的α-半水石膏抗折、抗压强度分别为8.9、36.8 MPa,定形相变材料的相变温度为28.5 ℃,相变焓为82.6 J/g。由于掺入相变材料导致石膏晶体结合点减少,磷石膏基相变材料抗压强度降低,但其仍然能够达到建筑石膏的使用要求。升、降温实验结果表明,磷石膏复合相变材料与纯磷石膏保温箱相比,温差为8.9 ℃,具有一定的储能效果。     

温控储热相变材料及其应用前景

温控储热相变材料及其应用前景袁群，沈学强（中科院上海有机所２０００３２）相变材料（ＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＭａｔｅｒｉａｌｓ）是近年来发展迅速，应用面广的新材料。人们对相变材料的认识虽然只是近二十年的事，但相变材料对人类的造福，为人类社会服务却已有千万...     

硬脂酸脂肪酯作为温室控温相变材料的制备及性能研究

相变材料可对室内温度进行调控,采用酰氯醇解法将硬脂酸及直链脂肪醇合成系列硬脂酸酯(18-8,18-10,18-12,18-14)作为温室控温相变材料,并通过傅里叶变换红外光谱(FT—IR)、核磁共振(1H NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、导热仪等对其结构、热性能及导热性能等进行了测定。结果表明:该系列硬脂酸酯的相变温度为22.2~44.8oC,相变焓为138.7~155.7 kJ·kg~(-1),并具有良好的热稳定性和导热性能,适于作为温室控温相变材料。     

相变储热材料研究进展

对储热特别是相变储热材料的研究进展进行了综述.根据不同相变温度对相变储热材料进行分类,重点介绍了目前广泛应用的相变储热材料的重要性能、制备方法、应用及存在的问题,并对相变储热材料的下一步研究进行了展望,提出将相变材料的研究与相变储热换热器和热管理理念相结合是发展高效储能系统的主流发展方向.     

硬脂酸-二氧化硅复合相变材料的制备

随着全球工业的高速发展，能源问题日益受人们的重视。充分利用相变潜热蓄能成为科研领域伯热点。本文介绍一种用溶胶－凝胶法制轩有机－无机纳米复合材料的方法，并对实验制备的新材料进行了差示扫描量热分析（DSC），扫描电镜分析（STM）和透射电镜分析（TEM）。分析结果表明，该材料是具有良好的蓄热能力的复合纳米材料，可广泛应用于太阳能利用，工业废热，余热回收及民用建筑材料。     

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。     

二维手风琴状棕榈酸/MXene复合相变材料的制备及性能

以二维过渡金属碳化物、氮化物和/或碳氮化物（MXene）为支撑骨架,以棕榈酸（PA）为相变材料,通过熔融共混法制备MXene复合材料（PA/MXene）,并对不同Mxene质量分数的PA/MXene进行了结构表征和热性能分析。结果表明,与纯PA相比,MXene质量分数为20%的PA/MXene（记为PA/MXene-20%）吸光范围从200.0～263.2 nm拓展到200.0～679.3 nm,热分解温度提高了13%,导热能力可增加200.0%,光热转换效率达到84.5%,可实现太阳能光热转换、热能储存的一体化应用。     

聚乙二醇/二氧化硅定形相变材料的制备

采用多孔二氧化硅（SiO₂）、聚乙二醇(PEG)等研究一种定形无机 有机复合相变材料的制备方法,并加入适当的促进剂和改性剂对复合材料进行了改性。利用多孔二氧化硅具有良好的吸附性能特点,将聚乙二醇相变材料吸附在二氧化硅微孔结构内,在毛细管力和表面张力的作用下,聚乙二醇在发生固液相变的时候很难从二氧化硅的微孔结构内渗透出来,从而解决了聚乙二醇在蓄热技术中应用时的液体流动问题。同时对相变材料进行了热性能分析,实验证明该复合相变材料具有形状稳定,导热率高,储热能力大等特点。     

Preparation and characterization of PEG/MDI/PVA copolymer as solid–solid phase change heat storage material

In this article, a novel solid–solid phase change heat storage material was synthesized via a two‐step condensation reaction of high molecular weight poly(ethylene glycol) (PEG4000) with poly(vinyl alcohol) (PVA) and 4,4′‐diphenylmethane diisocyanate (MDI). To characterize the resulting product in comparison with pristine PEG4000, Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analyses, and polarization optical microscopy measurements were employed to investigate functionality, thermal properties, and crystalline behavior. The results indicated that the crosslinking phase change material showed typical solid–solid phase transition properties, and its phase change enthalpy reached 72.8 kJ/kg. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

石墨对活性炭/脂肪酸复合相变材料潜热和导电性能的影响

利用不同粒径活性炭（AC,粒径为75μm、48μm、45μm和38μm）作为支撑材料,以月桂酸（LA）、肉豆蔻酸（MA）、棕榈酸（PA）和硬脂酸（SA）4种脂肪酸（FA）为相变主料,采用熔融共混法制备多种AC/FA复合相变材料,并在其中添加石墨来增强材料导电性能,系统地研究了复合相变材料的密度、泄漏率、潜热、导热和导电性能。结果表明,FA中添加AC质量分数随粒径减小分别降低16%、12%、9%和7%,AC对MA的吸附效果最好,对SA的吸附效果最差;AC/FA泄漏率随AC添加量和成型压力增大而减小,密度正好相反。AC/FA的热导率比纯FA提高的最大倍数分别为7.6倍、10.7倍、5.1倍和5.1倍。AC/FA电阻率随压力和石墨添加量增加而减小,添加10%石墨后,复合相变材料潜热从52.88~141.9J/g下降至36.4~106.4J/g,但电阻率从几万降低至30.70Ω·cm以下,导电性能得到改善。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的导电及发热特性

采用混合搅拌方法制备膨胀石墨（EG）/石蜡复合相变材料,测试分析了EG含量、施加电压与EG/石蜡复合相变材料体积电阻率的关系,研究了直接自发热和正温度系数（PTC）电阻发热时复合相变蓄热单元的发热特性。结果表明,随着EG含量或施加电压的增大,复合相变材料体积电阻率逐渐减小;施加电压对样品体积电阻率的影响与复合相变材料中EG含量有关,EG含量越高,施加电压对复合相变材料体积电阻率的影响越明显。当施加电压为4.0V时,EG质量分数分别为4%、5%、8%的复合相变材料体积电阻率分别只有0.5V时的0.481倍、0.185倍、0.068倍。基于复合相变材料导电特性,直接负载电压可实现复合相变材料电热转化和相变蓄热;结合PTC电阻发热可灵活控制复合相变蓄热单元加热功率,实现其快速充热。     

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。     

高导热膨胀石墨/棕榈酸定形复合相变材料的制备及储热性能研究

采用棕榈酸(palmitic acid, PA)作为相变材料,膨胀石墨(expanded graphite, EG)作为添加基质,通过“熔融共混-凝固定形”工艺制备了PA/EG定形复合相变材料以提高相变材料的综合性能。预测并制备了21种不同配比的定形复合相变材料,对其形貌结构和孔隙率进行了微观表征与理论分析,并在此基础上对样品进行了传热性能分析、热物性测试、热稳定性研究和储热性能分析。SEM形貌分析显示所使用工艺可使棕榈酸能较好地被吸附于膨胀石墨的孔隙结构并使之均匀分布;DSC测试结果表明定形复合相变材料[70%(质量) PA]的焓值为193.01 J/g,纯PA的焓值为275.35 J/g,对应于熔点分别为61.08℃和59.53℃。EG的添加,可有效提高相变材料的热导率。当样品密度为900 kg/m³,EG含量为30%(质量)时,定形复合相变材料的热导率为14.09 W/(m·K),相比于纯PA[0.162 W/(m·K)]提高约87倍;对制备的样品进行50次循环稳定性实验,EG含量为24%(质量)和30%(质量)的样品形态均未出现明显变化,表现出良好的充放热循环稳定性。     

硬脂酸/十八醇/乙酸钠复合相变材料蓄/放热性能

首次将无机相变材料乙酸钠和混合有机相变材料（硬脂酸和十八醇）复合，获得三元复合相变材料。有机和无机相变材料复合可有效解决无机相变材料在相变过程中存在相分离、过冷度大和有机相变材料热导率低的缺点。利用同心套管蓄/放热实验台测试了乙酸钠/硬脂酸/十八醇三元复合相变材料的蓄/放热性能，分析了流体流量及温度对相变材料蓄/放热过程的影响，并结合Fluent数值模拟和实验结果分析了相变过程中相界面的移动规律。研究结果表明，三元复合相变材料在蓄热过程中自然对流起主导作用，放热过程中导热起主导作用，蓄热所需时间小于放热所需时间。蓄热过程中，相变材料的上部相界面横向移动明显快于下部；放热过程中，相变材料的上、下部相界面均匀地径向移动。