高分子固-固相转变储能材料的研究进展

对高分子固-固相转变储能材料的研究进展进行了综述。根据相变储能机理，具有固-固相转变储能功能的聚合物材料被分为2大类即交联型结晶聚合物相变材料和以聚合物为摹体的复合相变材料。详细介绍了各种相变材料的制备方法、性能和应用，并且展望了高分子固-固相转变储能材料的发展前景。     

高分子固-固相变储能材料的研究与应用

综述了各类高分子固-固相变储能材料的性能、储能机理及其优缺点,介绍了此类材料的各种应用, 并对其发展前景做了探讨和展望。高分子固-固相变储能材料具有储能密度大,相变温度恒定,体积变化小,相变过程无液体泄漏等诸多优点,已成为能源开发利用和材料科学研究的新热点。     

固-固相变储热材料的研究进展

与固-液相变材料相比,固-固相变材料（SS-PCMs）受到的关注较少;鉴于SS-PCMs具有储能密度高、无毒且腐蚀性小、相变时无液体产生且体积变化较小、不易发生相分离以及过冷度小等优点,因而是一类具有发展潜力的相变材料。本文基于SS-PCMs的研究现状,对近年来几类重要SS-PCMs如多元醇SS-PCMs、高分子类SS-PCMs及无机盐类SS-PCMs的研究进展进行了综述。简要阐述了SS-PCMs的分类以及各类SS-PCMs的性能、相变储热机制和优缺点。同时介绍了选择固-固相变材料应用时的基本原则,并针对相变材料热导率低,过冷度大、稳定性差等问题的改性研究进行了综述,还简要综述了SS-PCMs的应用研究。最后指出,未来的研究应着眼于解决已合成SS-PCMs的缺陷,开发多功能的SS-PCMs,并在SS-PCMs的实际应用方面实现突破。     

PET/MPEG固-固相变储能材料的制备和性能研究

以聚对苯二甲酸乙二酯为骨架材料,聚乙二醇单甲醚为相变材料,在甲苯二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的作用下制备了一种固——固相变储能材料,并对所制得的相变材料进行了表征。结果表明,PET/MPEG相变储能材料随着MPEG的含量增加,相变焓增大,相变点的onset温度增大,相变焓最大为89.23 J/g;PET/MPEG固-固相变储能材料超过MPEG的熔点时也能一直保持稳定的形态,无熔化泄漏。     

聚氨酯型固-固相变储能材料的合成与性能表征

采用两步溶液聚合法以DMF为溶剂，PEG、MDI、BDO为原料合成了一种聚氨酯型高分子固-固相变储能材料，运用傅立叶红外光谱（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）、偏光显微镜（POM）对该种材料进行结构分析和性能表征，对其相变行为和相变机理进行初步探讨。结果表明，所合成的PUPCM相变焓较大，热性能稳定。相变过程中不出现液体，是一种具有较大使用价值和发展前途的高分子固-固相变储能材料。     

石蜡固-固相变材料的制备及性能

针对石蜡(PA)相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题，利用聚丙烯酸(PAA)羧基的亲水性，易离子化特性，设计了低聚合度PAA接枝石蜡，以自乳化方法制备石蜡乳液，通过常温离子交联，在水介质中、短周期内制备了石蜡固-固相变材料(PA SS-PCMs)。利用扫描电子显微镜对PA乳液及PA SS-PCMs的形貌进行了表征、分析，利用红外光谱仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪对石蜡接枝产物及PA SS-PCMs的分子结构、结晶性能、热稳定性进行了测试和分析。结果表明：该定型方法对不同种类石蜡具有普适性，通过接枝改性、离子交联能得到较高储能效率的石蜡固-固相变材料。研究发现：分两次添加55^#石蜡(PA1)，前期减少PA1的投入占比，后期添加不参与反应的PA1，能有效提高接枝产物的自乳化能力及相变储能能力。在此基础上，制备了AA∶PA1∶BPO质量比为1.8∶15(10+5)∶0.05的PA1 SSt-PCMs，其结晶温度为45.52℃，结晶焓为-182.28J/g，循环100次后结晶焓损失3.05%，具有较高的储能密度和良好的储热稳定性。     

一种纤维用新型聚乙二醇固-固相变储能材料

根据固-固相变材料的性质与结构特点,通过分子设计合成出了一种新型的芳香族四羟基化合物——4,4'-二苯基甲烷二异氰酸甘油酯(MTE),同时以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)-MTE为硬段,以聚乙二醇为相变单元和软段,通过原位聚合法制备出了一种聚乙二醇固-固相变储能材料(P-PCM)。利用红外光谱、核磁共振光谱、差示扫描量热法、动态热机械分析法研究了P-PCM的结构、相变行为及热稳定性,表明了P-PCM是一种新型的性能优异的相变材料。由于材料的刚性、可熔融和可溶解性,适合于纤维与织物的加工使用。     

定形相变材料研究现状

根据相变机理将定形相变材料分为固-固相变材料(SSPCM)和形状稳定相变材料(FSPCM)两大类,进而按材料组成将SSPCM分作有机和无机两类,按载体材料不同将形状稳定相变材料分作聚合物FSPCM和多孔材料FSPCM两类,并分别介绍了各类定型相变材料所包含的物质种类、性能特点,叙述了各类材料的研究现状。总结了定形相变材料的制备方法,包括物理吸附法、熔融共混法、微胶囊化及压制烧结法4种。指出定形相变材料的应用领域,以及在定形相变材料研究和应用中存在的问题。     

固-固相变储能材料的研究

研究了四氯合金属 ( )酸二正十八烷胺 ( n- C18H37NH3) 2 MCl4 ( M=Mn2 +、Cu2 +、Fe2 +、Cd2 + 、Ni2 + 、Zn2 + 和 Co2 + )和二氯二正十八烷胺合铜 ( ) ( n- C18H37NH2 ) 2 Cu Cl2 类化合物的合成、表征和固 -固相转变的研究 ,并测定了该类化合物的热分解反应动力学参数。在 35 0～ 390 K温度区间 ,该类化合物具有 80～ 1 0 0 k J/mol的固 -固摩尔相变焓 ,是一类具有开发前途的固 -固相变低温储能材料。     

道路用聚氨酯固-固相变材料的合成及性能研究

为改善传统路用固-液相变材料对沥青路面的影响,发挥相变材料优越的潜热储能特性,主动调控沥青路面温度状况,减轻公路沥青路面温度病害.以多元醇A为软段,异氰酸酯B及扩链剂C为硬段,采用预聚体法合成65％～90％软段含量不等的聚氨酯固-固相变储能材料(PUPCMs).借助红外光谱分析仪(FTIR)、热重分析仪(TG)及差示扫描量热仪(DSC),分析研究PUPCMs的结构特征、热稳定性及储热特性.针对道路沥青路面环境温度特点,对比PUPCMs的储热能力,推荐适用于公路沥青路面的PUPCMs.结果表明,PUPCMs由于其特殊的嵌段结构,硬段对软段起到束缚作用,材料在相变过程中由宏观固态转变为无定形固态,解决传统固-液相变材料泄露问题的同时发挥潜热作用,具有良好的热稳定性及储热能力;在模拟道路沥青路面最不利条件时发现PUPCMs的结构特性、热稳定性及储热性能均满足道路用相变材料的使用要求.同时,通过改变软段分子量与含量可以得到不同相变潜热、相变温度及热稳定性的材料.考虑到沥青混合料的实际应用状况,根据材料的相变焓值与相变温度区间,推荐选用6000-70％-PUPCMs掺入沥青中制备相变沥青,作为后续主要研究对象.     

光热转换材料在相变储能领域的研究进展

相变储能是热储能的一种,即利用相变材料的储热特性来储存或释放热量,达到调控温度的效果。但相变材料往往不具备光吸收能力,不能及时收集太阳光,导致其光热转换效率较低。将相变材料与光热转换材料复合可以在增强吸光能力的同时将获得的能量存储在相变材料中,赋予复合相变材料高光热转换能力。该文对光热转换材料进行了分类,介绍了其光热转换机理、对紫外光-可见光-近红外光的吸收能力以及在相变领域的应用。此外,还阐述了光热复合相变材料 的复合策略,包括浸渍法、溶胶-凝胶法、涂层法和改性微胶囊法,分析表明,不同复合策略下制备的光热复合相变材料的光吸收能力、导热系数、光热转换效率几乎都得到了提高。因此,将光热转换材料拓展到相变储能领域将进一步优化太阳能资源。     

固-固相变储热材料的研究进展

固-固相变储热材料在相变过程中无液体产生,而且具有较大的储能密度和较小的相变体积,在新能源开发和二次能源循环利用等方面具有显著的优势。本文综述了近几年来不同类型固-固相变储热材料的研究进展,包括石蜡、聚乙二醇、多元醇、聚乙烯、层状钙钛矿等,分别从相变行为特征,传热导热,储能机理及其应用等几个方面进行论述,并对相变材料目前存在的问题及未来发展前景进行了展望。     

有机相变储能材料的复合改性研究进展

有机相变储能材料作为相变储能材料的一种,因其相对于其它相变材料具有相变温度适应性好、相变焓值高等优点而被广泛应用在太阳能、建筑节能等领域。但此类相变材料在相变过程中材料变形较严重,出现渗出渗漏等问题,所以本文主要综述了有机相变储能材料的复合改性研究方法。首先介绍了有机相变储能材料在应用中存在的问题,然后介绍了改善问题的主要研究方法,最后列举当前复合改性相关的研究成果及具体方法。     

有机-无机复合相变材料的研究进展

有机相变材料具有过冷度小、无相分离、蓄热强等优势,在相变储热领域一直受到广泛的关注。然而,较低的热导率、液相泄漏和较差的热稳定性成为限制其应用的瓶颈缺陷。近几年,有机-无机复合相变材料的研究成为新的热点,极大地促进了有机相变材料的应用和发展。本文综述了常见的提高有机相变材料导热性能的高导热性纳米材料,以及制备有机-无机定形复合相变材料常选用的多孔支撑材料,并从制备方法、作用方式和热物性等方面介绍了有机-无机复合相变材料,复合相变材料相比于单一纯相变材料具有诸多优越的性能。预测有关结构优化、封装工艺并与高效储能系统结合的研究会成为有机-无机复合相变材料未来的发展趋势。     

聚丙烯蜡固-固相变材料的制备与工艺优化

针对聚丙烯蜡相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题,利用聚丙烯酸（PAA）羧基的亲水性,易离子化特性,设计了低聚合度聚丙烯酸（PAA）接枝聚丙烯蜡,以自乳化方法制备聚丙烯蜡乳液,通过常温离子交联,在水介质中、短周期内制备了聚丙烯蜡固-固相变材料（PPW SS-PCMs）。首先利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、扫描电子显微镜分析测试,探讨了丙烯酸的浓度及瞬时浓度对聚丙烯蜡（PPW）接枝产物自乳化能力的影响。然后,利用偏光显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、热重分析仪对PPW接枝产物及PPW SS-PCMs的结晶性能、热稳定性做了测试和分析。结果表明：随着丙烯酸（AA）质量占比升高,定型相变材料的相变焓随AA含量的提升而下降。在一定范围内,通过提高AA瞬时浓度能提高改性PPW的自乳化能力,减少定型组分添加量。当AA、PPW、BPO质量比为0.36∶1∶0.05及滴加速率为9mL/min时,所制备的PPW SS-PCMs的结晶温度为52.46℃,结晶焓为-53.61J/g,储能效率为81.26%,具有较好的热稳定性。     

固—固相储能材料的研究

研究了四氯合金属（Ⅱ）酸二正十八烷胺（n-C18H37NH3)2MCl4(M=Mn^2 、Cu^2 、Ee^2 、Cd^2 、Ni^2 和Co^2 )和二氯二正十八烷胺合铜（Ⅱ）（n-C18H37NH2)2CuCl2类化合物的合成、表征和固-固相转变的研究,并测定了该类化合物的热分解反应动力学参数。在350-390K温度区间,该类化合物具有80-100kJ/mol的固-固摩尔相变焓,是一类具有开发前途的的固-固相变低温储能材料。     

聚乙二醇/二氧化硅复合定形相变储能材料的制备与研究

为拓宽相变储能材料在实际工程中的应用范围,以聚乙二醇(PEG)为相变储能材料,二氧化硅(SiO2)为载体基质,采用溶胶-凝胶法制备了一种有机-无机复合定形相变材料.通过DSC、TGA、SEM和相变循环试验对复合定形相变材料的结构与性能进行测试,试验结果表明:聚乙二醇的最佳质量分数为70％,相变温度为49.73℃,相变焓为107.6 J·g-1;复合定形相变材料在384.16℃以内质量损失较小,热稳定性良好;复合定形相变材料在多次相变循环后没有液相泄露,质量损失较小,定形效果和相变循环稳定性良好,在众多领域中具有广阔的应用前景.     

化学法和共混法制备的PEG／CDA相变材料的性能比较——微相结构 …

分别采用化学键联和物理共混的改性方法制备了两种相变材料,并用偏光显微镜和透射电镜分别对它们进行观察,讨论两者的微相结构差异和结构随温度的变化,同时研究了微相结构与储热性能的关系.结果表明采用化学键联法制得的相变材料具有更小、更稳定的微相区,并且是通过固-固相变来储能和释能的;而采用物理共混法制得的相变材料,仅仅是两种原料聚乙二醇和二醋酸纤维索的简单混合,实际上发生的仍为固-液相变.     

石蜡/介孔复合相变材料的制备及其热性能

以高岭土为原料,通过微波合成法制备比表面积大、孔容量高、孔径分布均匀的介孔材料;并以该介孔材料为载体,石蜡为相变材料,采用真空吸附法制备石蜡/介孔复合相变储能材料。以N2-物理吸附脱附法、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)测试介孔材料的微观结构,通过FTIR对复合相变储能材料的兼容性进行表征,DSC测定复合相变储能材料的热性能,扩散-渗出圈法确定复合相变储能材料的稳定性。结果表明,所制备的介孔材料比表面积为961.64 m2/g,孔容量为0.854 mL/g,平均孔径为2.78 nm;复合相变储能材料中石蜡的最佳质量分数为50%,相变温度为56.9℃,相变潜热为75.2 J/g;石蜡和介孔材料是简单的嵌合关系,复合相变储能材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

橡胶在相变材料封装中的应用研究进展

相变材料主要用于建筑、热防护、纺织和储能等领域,节能环保。三元乙丙橡胶和硅橡胶用于石蜡和硬脂酸等有机相变材料的封装具有很好的效果,泄漏率较低,且随着相变材料含量的增大,复合相变材料的相变焓增大,相变温度变化不大,橡胶作为相变材料封装材料,具有十分广泛的应用前景。对导热性要求高的相变材料,可以在橡胶中添加导热填料进行改性,常用的导热填料有三氧化二铝、膨胀石墨、氮化物等,目前橡胶的导热改性技术已较为成熟。