储能墙板用癸酸-硬脂酸/膨胀珍珠岩定型复合相变材料的制备与表征

采用真空吸附法将液态的癸酸-硬脂酸(CA-SA)二元共晶相变材料封装入多孔膨胀珍珠岩(EP)中,制备颗粒定型复合相变材料CA-SA/EP,并以石膏为无机基体研制储能墙板。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、多路温度测试仪和热扩散系数测试仪表征材料的性能。结果表明:以质量比4∶1的CA-SA二元共晶相变材料在EP复合相变材料中的最佳吸附质量分数为75%,且在EP的多孔网络结构中均匀分布,复合过程中CA-SA二元共晶相变材料与EP间不发生化学反应,没有新产物形成;CA-SA/EP颗粒定型复合相变材料的相变温度和相变潜热分别为20.7℃和120.4 J/g,500次热循环后,颗粒定型复合相变材料的热性能基本不变。     

脂肪酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与性能表征

选择月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)作为储能材料制备三元脂肪酸低共熔物(LA-MA-PA),利用理论估算公式得到LA-MA-PA的组成比例和热性能参数。采用真空吸附法将不同质量的液态LA-MA-PA封装于膨胀珍珠岩(EP)的孔隙内制备出月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸/膨胀珍珠岩复合相变材料(LA-MA-PA/EP),然后利用渗出圈法确定膨胀珍珠岩对于三元脂肪酸的最大担载量。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热分析仪(TG)和差示扫描量热仪(DSC)等对LA-MA-PA/EP的微观结构、化学稳定性、热稳定性和热性能进行了表征。结果表明:复合相变材料中LA-MA-PA和EP质量比为2∶1时达到最大负载量,且脂肪酸能均匀密实地分布于EP的孔隙中;EP担载材料与相变材料LA-MA-PA之间无化学反应;LA-MA-PA/EP的相变温度和相变潜热分别为30.4℃和103.6 J/g,适合应用于夏季炎热地区的建筑领域;将LA-MA-PA/EP应用于建筑围护结构中,在其工作温度领域质量损失率低,具有较好的热稳定性。     

复合相变储能砂浆的制备及其性能研究

以工业石蜡为相变芯材,通过真空吸附法和硅酸钙外壳封装法制备石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料和复合相变储能砂浆.利用SEM和差示扫描量热法分析了石蜡/膨胀珍珠岩相变材料的形貌和蓄热能力,测试了复合相变储能砂浆的抗压强度、干表观密度、导热系数和三维条件下材料温度时间响应关系.结果表明,经硅酸钙外壳封装后石蜡/膨胀珍珠岩相变材料中石蜡的含量约为55.47%时,相变温度和相变潜热分别为35.59℃和96.77J/g;复合相变储能砂浆的28d抗压强度,干表观密度和导热系数分别为8.0MPa,1 678kg/m~3和0.46W·m~(-1)·K~(-1),在外界温度变化时,复合相变储能砂浆相对于传统砂浆材料具有升温和降温速度变化平缓,可用作保温砂浆.     

月桂醇膨胀珍珠岩复合相变材料吸附试验与分析

采用膨胀珍珠岩吸附月桂醇制备复合相变材料。为了探究吸附时间和吸附温度对其吸附率的影响,以及吸附月桂醇的含量对复合相变材料稳定性的影响,通过吸附率测定试验选定适宜的吸附时间和吸附温度;并制备十组不同月桂醇含量的复合相变材料,通过渗漏性试验研究复合相变材料的稳定性。结果表明,膨胀珍珠岩吸附月桂醇的适宜吸附时间为4 h,适宜吸附温度为50℃;月桂醇膨胀珍珠岩复合相变材料的设计含量为40%时,膨胀珍珠岩对月桂醇的吸附情况和复合相变材料的稳定性的综合效果较好,对应质量吸附率为65.83%。     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能

以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构，利用膨胀石墨的多孔吸附特性，制备出了石蜡含量分别为50％（质量分数，下同），60％，70％和80％的石蜡／膨胀石墨复合相变储热材料．采用扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析（DSC）对复合相变储热材料的结构和热性能进行了表征．结果表明：膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态，石蜡被膨胀石墨微孔所吸附；复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似，其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当．储（放）热性能测试结果表明，含80％石蜡的复合相变储热材料其储热时间比石蜡减少69．7％，放热时间减少80．2％．     

癸酸-硬脂酸分子合金的热性能

用施罗德公式计算癸酸和硬脂酸分子合金的最低共熔点,并在此基础上采用熔融搅拌法制备一系列不同配比的二元体系。用差示扫描量热计(DSC)、冷却-熔融实验、导热系数仪、热失重分析(TG)和冷热循环实验分析二元体系的热性能和热稳定性,并绘制相图。结果表明:癸酸与硬脂酸二元体系没有一个确定的共熔点,而只是一个范围;当癸酸质量分数为85%、90%时,体系熔融温度相对较低,分别为30.5℃和30.8℃,对应熔融潜热分别为155.5J/g和161.0J/g;循环1 000次后,癸酸质量分数为90%的二元体系相变温度和相变潜热变化很小,具有良好的稳定性。     

泡沫石墨作为相变储能材料填充物的研究

以石蜡为相变材料、泡沫石墨为支撑结构,文章利用泡沫石墨的多孔吸附特性,采用多次真空灌注方法制备了泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料。采用Hot Disk热常数分析仪和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的热性能进行了表征。结果表明,石蜡充分吸附到泡沫石墨的蜂窝状微孔中,泡沫石墨的填充极大地强化了相变材料的导热能力;复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似,其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当。设计了储能过程实验,并与纯石蜡试件进行了对比;储热性能测试结果表明,复合相变储热材料的储热速率比纯石蜡有了极大的提高。     

三水合醋酸钠/膨胀石墨复合相变材料的制备及其储热性能

水合盐储能材料普遍存在热导率低、过冷度大及相分离问题.本文通过熔融共混制备了以三水合醋酸钠(SAT)为主体的复合相变材料(CPCM).采用膨胀石墨(EG)作为高导热添加物强化导热系数,同时作为成核剂改善其过冷度问题.采用黄原胶(XG)为增稠剂改善复合相变材料的相分离问题.研究了复合相变材料的导热性能、相变性能及热稳定性,并基于该复合相变材料(SAT/EG/XG)搭建了高储热密度的相变储热器,研究了该装置在85℃热源、20℃冷源下的储放热性能.结果表明:膨胀石墨的加入可明显增强热导率及消除过冷度.添加2%～4%(质量分数)膨胀石墨,复合相变材料热导率可达1.12～1.81 W/(m·K),为纯SAT热导率的2～3倍,且添加0.5%～1.2%(质量分数)黄原胶可明显抑制相分离.复合相变材料具有很好的热稳定性,50次循环后其熔化温度保持在58.0℃左右,凝固温度稳定在57.6℃左右,无明显过冷度,相变焓为250～255 kJ/kg.基于该复合相变材料的储热器的储热密度可达442.7 kJ/L,是传统水箱的1.7倍,储放热效率达96.4%,具有明显的储热优势.     

太阳能热发电复合相变蓄热材料的实验研究

针对相变材料无机盐KNO3/NaNO3(摩尔比50/50)导热系数低,影响了蓄热系统充放热过程传热效率,制备了适用于太阳能热发电系统的无机盐/膨胀石墨复合相变材料,对复合相变材料的微观结构和热物性进行了分析,并搭建充放热测试平台对相变材料分别进行了热性能研究。结果表明:复合相变材料中的无机盐均匀分布在膨胀石墨中,其相变潜热与基于复合材料中无机盐质量分数的计算值相当,添加膨胀石墨后相变材料的导热系数得到了改善;在充热过程中纯无机盐的换热方式以自然对流为主,同一蓄热单元内沿轴向上下位置温差较大,不同蓄热单元内相同位置完成充热过程所需时间从上到下依次增加,而对于无机盐/膨胀石墨复合相变材料(质量比90/10)充热过程以导热为主;与纯无机盐不同,同一蓄热单元内沿轴向上下位置温度变化趋势基本一致,不同蓄热单元相同位置完成充热过程所需时间几乎没有差别。添加膨胀石墨后,相变材料的充热过程所需时间减少较小,而放热过程所需时间减少约45%,传热介质流量的变化对复合相变材料充/放热过程影响较小。     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料控温电子散热器的性能

为了提高电子器件抗热冲击的能力、保证电子器件运行的可靠性和稳定性,以石蜡为相变储能材料、膨胀石墨为支撑材料,采用物理吸附法制备石蜡/膨胀石墨复合相变材料,将其应用于电子器件的热管理中,并通过模拟芯片实验研究了石蜡/膨胀石墨复合相变材料控温电子散热器的性能.结果表明:石蜡质量分数为90%的复合相变材料的导热系数相比于纯石蜡(0.3608 W/(m.K))提高了约4倍;相变材料填充于散热器中,可有效降低模拟芯片的升、降温速率,延长散热器的控温时间;当芯片发热功率为15和20W时,散热器填充复合相变材料后的控温时间较填充前分别提升了59%和20%,可降低电子器件因温度瞬间升高而烧坏的可能性,实现对电子器件的保护.     

膨胀石墨微结构表征及其储能复合材料的制备

以膨胀石墨为吸附介质,制备新型的相变储能复合材料.对膨胀石墨的制备及微结构的表征、有机相变材料的热物理性能测试、复合相变材料的制备及其储(放)热性能的测试等进行了试验.试验结果表明,可膨胀石墨在600 w微波输出功率下处理10～15 s后,可以制得具有良好吸附性能的膨胀石墨材料.电镜观测和压汞分析都显示,膨胀石墨具有丰富的孔隙结构,孔隙尺寸以微米级为主.由于膨胀石墨为非极性材料,且具有多孔性质,很容易吸附有机相变材料,其最佳的吸附比例为12.5 mL/g.进行吸附处理后所制得的相变储能复合材料,具有明显的储能效应,能够起到调节环境温度的作用,同时根据上述特点可以达到将能量在不同的时间和空间进行转换的目的.     

相变膨胀珍珠岩制备工艺及相变控温砂浆性能

根据低共熔相变点理论计算结果,制备月桂酸-肉豆蔻酸二元低共熔脂肪酸相变材料,以膨胀珍珠岩为无机载体,采用高温真空浸渍法制备相变骨料,并对其进行包裹,确定最佳包裹材料及掺量.通过场发射扫描电镜观测相变骨料切割截面,脂肪酸经吸附进入多孔颗粒内部,并黏附于珍珠岩孔隙内壁,经石蜡包裹后脂肪酸相变材料较稳定地处于石蜡与膨胀珍珠岩内壁包围的孔空间内.利用相变骨料制备相变控温砂浆,测试其物理力学性能及热性能.结果表明:相变珍珠岩砂浆板物理力学性能达到建筑保温砂浆标准要求,且具有较好的控温效果,随着脂肪酸掺量的增加,有效热量值降低越多,温度延时越长,降温幅度越大.     

散热器供暖相变蓄热材料的性能实验

针对相变蓄热应用于散热器供暖存在的问题,开展以石蜡为相变蓄热基体,以膨胀石墨为强化传热载体的复合相变蓄热材料性能的实验研究.制备石蜡/膨胀石墨复合相变材料时,以相变温度64℃的石蜡为基体,加入膨胀石墨强化传热性能.实验研究表明:质量分数为3.0%的50目膨胀石墨蠕虫可以有效提高材料热导率;在相变蓄热水箱中,加入质量分数为3.0%的50目膨胀石墨蠕虫后,相变材料蓄放热时间缩短了50%;质量分数为3.0%的50目膨胀石墨试样的相变潜热值为203.1 J·g~(-1).     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料耦合热管电池热管理性能研究

为了改善相变材料用于电池热管理导热率较低的问题,制备了不同含量的石蜡(paraffin, PA)-膨胀石墨(expanded graphite, EG)复合相变材料,在相变储能单元中使用PA-EG复合相变材料包裹热源并耦合热管增强其散热能力。使用方形发热源模拟高密度能量电池充放电时的发热,在不同发热功率下探究不同EG含量的PA-EG复合相变材料耦合热管的热管理性能。实验结果表明：发热功率较低时,各相变材料热管理性能相当,发热功率较高时,更高的EG含量将带来更高的导热率以及更好的热管理效果。在EG含量为5%时,PA-EG复合相变材料导热率可提高至纯石蜡的6.36倍,实验中最大降温幅度可达7.6%,相变储能单元中温差峰值为纯石蜡散热系统温差峰值的37.7%。当EG含量较低时,PA-EG复合相变材料未熔融时呈现固态,导热率呈现各向同性,但当PA熔融后,PA-EG复合相变材料总体呈现液态,出现较强的自然对流换热,将导致储能单元内温度分布不均,容易导致电池表面温度不均产生应力,因此EG含量不宜低于5%。     

基于膨胀石墨复合相变材料的传热性能研究

以纯石蜡为相变介质,膨胀石墨(EG)为主要的导热骨架,制备导热增强的复合相变材料;搭建可视化的测试平台,通过分析添加材料质量分数对复合材料熔融相变过程的影响,研究在恒热流密度下不同复合相变材料传热性能和传热规律的差异.此外,利用红外热像仪观察熔融过程中指定点的温度分布演变.研究结果表明:添加EG-100可以进一步强化复...     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响.采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000 ℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg(ΔT=100 ℃),储热性能较好.     

PEGCF复合相变材料的制备、表征及热性能

以泡沫碳(CF)为基底,不同分子量的聚乙二醇(PEG)为相变材料,采用物理共混法制备出一系列聚乙二醇/泡沫碳(PEG/CF)复合相变材料,利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、N2吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)对制备的复合相变材料进行了表征分析和热性能研究.结果表明,PEG/CF复合相变材料的定形能力为90%,PEG与CF之间只存在简单的物理吸附作用,并没有发生化学变化生成新物质;PEG4000定形复合相变材料的相变焓最大(168.5J·g~(-1));所有制备的复合相变材料在220℃以下均具有良好的热稳定性.     

磁性纳米粒子对聚乙二醇/埃洛石复合材料相变性能的影响

采用物理共混法制备聚乙二醇(PEG-2000)/埃洛石(HNT)/四氧化三铁(Fe3O4)复合相变储能材料.通过透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)等对所制备的相变材料进行表征,讨论埃洛石和四氧化三铁改善聚乙二醇相变性能的原因.结果表明:聚乙二醇很好地吸附在埃洛石的表面并保持了纳米管状结构;磁性Fe3O4纳米颗粒的存在可有效提高相变复合材料的相变温度与相变潜热.     

MgCl2·6H2O/MgSO4·7H2O复合相变体系的储热性能研究

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储存性能的关键问题.以中低温水合盐相变储热材料MgCl2·6H2O(MCH)为主体材料,MgSO4·7H2O(MSH)为调节剂,采用熔融共混法制备MCH和MSH复合相变储热体系,研究了MSH对复合相变体系的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响.结果表...     

氧化石墨烯/聚乙二醇复合相变材料的研究

采用化学法直接获得亲水氧化石墨烯(GO),并利用超声处理和微波辅助的方法制备氧化石墨烯定型的聚乙二醇(PEG)基复合相变材料(PCMs).氧化石墨烯作为支撑材料加入到聚乙二醇基体材料中来提高其热学性质,同时起到对聚乙二醇定型的效果.在超声处理和微波的辅助下,氧化石墨烯片层被扩展开且整个合成过程简便高效.少量(质量分数约4%)的氧化石墨烯便可使相变材料具有优异的定型效果.差示扫描量热法结果显示这种定型相变材料的焓值为174. 5 J/g,是聚乙二醇相变焓值的95. 6%.热重分析结果表明该相变材料在温度低于350℃时热稳定性突出.同时,本研究还探讨了该复合材料的光热转换性能,结果显示氧化石墨烯的加入显著提高了复合材料的热学性能.