添加碳素复(混)合相变储热材料的研究及应用进展

相变储热材料因具有储热密度大、相变温度变化小且过程易控制等优点而在许多领域具有重要应用。但传统的相变储热材料存在导热系数低及固-液相变过程中液态泄漏问题,阻碍了其实际应用。碳材料如石墨、碳纤维、碳泡沫和膨胀石墨,他们都具有高导热系数、低密度和良好的化学稳定性。将碳材料添加到相变储热材料中或与相变储热材料进行复合,从而构成碳素复(混)合相变储热材料,储热材料的导热系数及其性能可明显提高。本文综述了碳素复(混)合相变储热材料的研究进展。利用膨胀石墨的多孔特性吸附有机物制备膨胀石墨基复合相变储热材料,其储热密度大、导热系数高、性能稳定、成本低且在固-液相变过程中没有液态的流动性问题,是未来研究和应用最重要的碳素复合相变储热材料。     

高岭土改性及典型高岭土基有机复合相变材料的研究进展

用黏土矿物封装相变材料,被证实是防止复合相变材料封装泄漏的一种有效方法。为此,本文对高岭土的改性方法及其效果的研究进展进行梳理,在此基础上,综述了改性及未改性的典型高岭土基有机复合相变材料在封装及储热特性方面的研究进展,简要分析了通过改善导热来提高传热效果的典型研究成果,提出了高岭土基复合相变储热材料的发展趋势。     

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.     

石蜡基相变材料在储热材料中应用的研究进展

储热技术作为热能二次使用成为节约能源的一种新方式,储能技术种类繁多,相变储热技术是其中一种简单、高效的储热方式。相变储热技术是利用相变材料发生相变时吸收或释放的潜热进行热量储存,并且在换热过程中,系统温度近似恒定。作为相变储热技术的核心部分,相变储能材料在热能储存技术领域的应用越来越受到重视。介绍了储热技术的分类及各种储热技术的优缺点,综述了石蜡基复合相变材料的分类及在储热领域的应用研究现状,并对其应用中存在的问题进行总结,最后对石蜡基相变材料的研究方向进行了展望。     

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。     

污泥焚烧炉渣基定型复合相变储热材料的制备和性能

市政污泥的大量堆积或填埋会破坏局部生态环境,而焚烧可实现污泥的无害化处理,但污泥炉渣中的重金属难以有效固定。为有效固定污泥炉渣中的重金属,资源化利用污泥焚烧炉渣制备低成本复合相变储热材料,提出市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料,硝酸钠为相变储热材料,采用冷压-烧结法制备了5种不同质量比的污泥焚烧炉渣基定型复合相变储热材料,并对其传热储热性能、微观形貌、抗压性能以及化学相容性进行研究。结果表明,在100～400℃范围内,焚烧炉渣与硝酸钠质量比为5∶5（样品SS3）时定型复合相变储热材料具有最佳的传热储热性能和良好的高温热稳定性,可实现对重金属的有效固定;炉渣组分与硝酸钠间具有良好的化学相容性,样品SS3的储热密度高达409.25 J/g,热导率最高达0.955 W/（m·K）,抗压强度为139.65 MPa。经历500次加热/冷却循环后,样品SS3仍然具有良好的传热储热性能,表明污泥焚烧炉渣适合作为制备定型复合相变储热材料的骨架材料。     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

矿物基化学吸附储热技术的研究进展

化学吸附储热技术近年来在太阳能利用和中低温余热领域得到了广泛关注，与传统的显热储热和相变储热技术相比具有储热密度高、储热损失小、可实现冷热双储等优点，然而其传质传热问题和液解问题导致的吸附性能和循环稳定性能的降低限制了其规模化应用。本文综述了利用矿物基多孔结构材料对化学吸附材料进行封装的方法以解决上述问题，总结了近年来石墨、蛭石等不同矿物基化学吸附储热材料的特点及其在化学吸附系统中的应用，主要介绍了矿物基化学吸附材料的两种体系（无机盐-水体系和氯盐-氨体系）的传质传热、化学吸附热等性能，并进一步指出了矿物基化学吸附储热技术未来的发展趋势，提出开发新型矿物基复合材料和优化化学吸附系统是未来的研究热点。     

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。     

赤藓糖醇相变储热材料研究进展

赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性，作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是，赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点，导致其热能的利用效率不高，极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等，可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题，还需对其进行功能化，以拓展其应用前景。     

纳米技术在相变储热材料中的应用

结合纳米颗粒的特殊尺寸效应,把纳米技术运用到相变储热材料的制备和改进中,可获得纳米流体、纳米胶囊和复合纳米相变材料等一系列性能优异的纳米相变储热材料。新型的纳米相变材料逐渐被利用到生产和生活的各个储热领域,引领着相变储热技术的发展方向。本文综述了纳米相变材料的研究进展,介绍了纳米相变材料的应用,展望了纳米相变材料的未来发展方向。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

中高温复合相变储热材料的制备及性能研究

采用直接混合-压制-烧结工艺,制备了以碳酸钠-碳酸钾、碳酸钠-氯化钠、碳酸钠-氯化钠-氯化钾为相变材料的中高温复合相变储热材料。采用差式扫描量热法(DSC)、重量法和热循环法对中高温复合相变储热材料的相变峰值温度、相变潜热、热稳定性等性能做了表征。实验结果表明,以碳酸钠-氯化钠-氯化钾三元熔盐作为相变材料制备中高温复合相变储热材料,相变峰值温度为567℃,相变潜热高,是碳酸钠-碳酸钾二元熔盐的2.7倍,在750℃以下有较好的热稳定性,且具有较好常温力学性能。     

多孔纳米基复合相变材料在建筑节能中的应用进展

近年来相变材料的开发和应用受到广泛的关注,研究表明,纳米和多孔基复合相变材料可以显著提高材料热导率和热稳定性,同时可以有效防止相变材料在熔融和凝固过程中发生的泄漏问题。本文主要介绍了建筑领域的纳米和多孔基复合相变材料的选择和制备、材料的表征及热物性测量研究,简述了掺入复合相变材料的砂浆、石膏板、混凝土和砖块的热性能情况,通过实验和数值模拟分析了建筑系统中的复合相变材料的应用情况,对采用了储热相变材料的建筑系统进行成本分析和节能研究。最后说明应根据地区气候和使用需求选择不同相变点和热导率的相变材料,添加相变墙体可提高热舒适性,并有效减少能耗。同时指出如何将相变墙体更好地与主动式技术结合,以及探究降低相变墙体的可回收年限和长时间使用相变墙体后的热性能是今后的主要研究方向。     

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.     

建筑用微胶囊型相变储热材料的制备及性能分析

为解决常规保温复合材料物理、化学性能不稳定的问题,提出了一种微胶囊包覆技术,将聚乙二醇复合芯材包覆于微胶囊中。以PEG 800和PEG 1000为主要材料,通过水浴加热法制备聚乙二醇复合芯材,在此基础上结合IPDI、DETA、SDBS等壁材制备微胶囊型相变储热材料。扫描电镜测试发现,微胶囊型相变储热材料对聚乙二醇复合芯材起到了良好的保护作用,且仍然保持了较为理想的储热性能,在建筑保温材料领域具有一定的应用价值。     

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。     

水合无机盐及其复合相变储热材料的研究进展

水合无机盐具有适宜的相变温度、较大的相变潜热、原料廉价以及热导率较高(相对有机相变材料而言)等优势而有望成为中低温热利用领域理想的储热材料。然而,水合盐具有过冷、相分离和液漏等缺陷,一直以来成为限制其应用的瓶颈缺陷。水合无机盐作为相变储热材料的传统研究主要集中在成核剂和增稠剂的选择上,近几年一些研究者开始研究水合无机盐复合或封装工艺,极大地促进了水合盐性能提升方面的工作。本文综述了常见的几种低温类水合无机盐过冷和相分离现象的解决方法以及基于这几种低温水合无机盐的复合相变储热材料的研究,复合相变材料较单一纯相变材料具有诸多优越的性能,预测采用多孔材料吸附封装技术或微胶囊封装技术来制备水合无机盐复合相变材料可能成为未来解决水合盐液漏问题的研究热点。     

典型固体废弃物制备相变复合材料研究现状及展望

固体废弃物被称为放错位置的资源,其资源化综合利用一直是被关注的热点.分析了利用典型固体废弃物制备矿物基相变复合材料的必要性和可行性.综述了以煤矸石、粉煤灰、生物质秸秆、尾矿等典型固体废弃物为载体与相变储能材料(PCM)复合制备出相变复合材料的研究进展,以期为相关研究和商业化应用提供参考和借鉴,此外还指出了利用典型固体废弃物制备相变复合材料目前存在的主要问题和发展前景.     

储热技术现状及相变储热材料的研究进展

储热材料研究是当今世界研究的热点。本文介绍了近几年显热储热材料、相变储热材料以及化学储热材料的材料体系及性能特点。对各种储热材料的组成、特点、制备工艺和存在的问题进行了讨论。分析表明相变储热具有循环温度恒定、相对较高的储能密度、易控且安全等优点，此外，还针对相变材料的分类及应用研究进行了综述。