金属相变储能与技术的研究与发展

相变储能是有效的储热方式.其中,金属相变储热因吸放热过程中,储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变后长期性能稳定,过程易控制,因而在高温储热方面具有广泛的用途.从金属相变储热材料、传热分析、金属相变材料与容器材料的相容性和应用4个方面,回顾了金属固液相变储热的发展.     

相变储能材料研究进展

当今社会高速发展,化石燃料资源枯竭带来的能源供需缺口不断增大,亟需开发具有可再生能力的清洁能源。相变储能材料是解决热能供需矛盾、缓解能源危机最合适的材料之一。本文回顾了相变储能材料的分类方法,介绍了代表性相变储能材料的熔点及储热性能。同时分析讨论了通过封装及复合载体材料提升相变储能材料储热性能和稳定性的一些策略。此外,介绍了相变储能材料在食品工业、路面系统、空调系统及建筑领域的应用现状。     

有机相变储热材料的研究进展

概括和评述了有机相变储热材料和有机复合相变储热材料应用于热能储存的研究进展,讨论了各类材料的优缺点。指出,有机复合相变储热材料是今后有机相变材料重点发展的方向,提高传热能力、建立适当的储热模型、加强使用性能及相变材料和载体之间相互作用等的研究是有机复合储热材料今后应重点解决的问题。     

CA-SA/OMMT/PMMA复合相变储能材料的制备与性能研究

以癸酸(CA)/硬脂酸(SA)共熔物、有机蒙脱土(OMMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用本体聚合法制备一种脂肪酸类复合相变储能材料。采用电子扫描显微镜、光学显微镜、红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪等对复合相变储能材料的表面形态、化学结构、热性能及热稳定性等进行测试,并对渗漏性及储热调温效果进行了评价。结果表明:脂肪酸与基体材料的复合方式为物理共混,该复合相变储能材料具有较好的相变蓄热性能及热稳定性。脂肪酸与有机蒙脱土的质量分数分别为60%、10%时,复合相变储能材料中的脂肪酸共熔物泄漏少,相变温度为20℃,相变焓为69.3J/g。     

聚甲基丙烯酸十八烷基酯/十八醇复合相变材料的制备及性能研究

通过原位聚合工艺制备了聚甲基丙烯酸十八烷基酯(PSMA)/十八醇(C18)复合相变储能材料。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热分析法(DSC)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)等研究了复合相变材料的储能性、热稳定性及相变行为。结果表明,复合相变材料具有良好的储热能力,随十八醇含量的增加从89J/g增大到241J/g。复合相变材料的侧链可结晶碳原子数、结晶度以及十八醇在整个烷基链中所占的比例随着十八醇含量的增加而增大。复合相变材料的热稳定性得到明显提升,是一种具有很好应用前景的储能材料。     

ZrO_2-硬脂酸系纳米复合相变储能材料的可行性研究

回顾了储能材料尤其是相变储能材料的发展及基本应用。对比前人研究成果,提出了使用ZrO2-硬脂酸系纳米复合材料作为相变储能材料的设想,并且结合现有的成果初步论证了ZrO2-硬脂酸系纳米复合相变储能材料的应用可能性。通过调节pH值等制备和改性参数使用共沉淀法或直接复合法,可以取代不能大批量生产的溶胶-凝胶法。并且由于ZrO2有着比SiO2更好的机械强度和耐高温性能,所以使用ZrO2代替SiO2,完全可以制备出有着类似于SiO2-硬脂酸系相变储能材料储热性能的复合材料。     

二元脂肪酸/蒙脱土复合相变储能材料的制备及性能研究

利用溶液插层法合成了二元脂肪酸/蒙脱土复合相变储能材料,并通过XRD、FT-IR、DSC、储放热实验和稳定性实验对复合相变材料的结构、储热性能和稳定性进行了表征.结果表明,二元脂肪酸进入到蒙脱土的纳米层间,形成稳定的复合体系,这种复合相变材料具有优良的结构性能和良好的储热、传热性能,并且经过1000次连续储放热后,复合相变材料的相变温度和相变潜热变化不大,表现出较高的稳定性,具有相对长效的储放热功能,可望在节能方面得到广泛的应用.     

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究

以膨胀石墨作为主导热材料,石蜡作为相变储热材料,通过真空浸渍法制备了膨胀石墨-石蜡复合相变储能材料,研究了石蜡质量分数对复合相变储能材料微观形貌、物相结构及热性能的影响。结果表明,膨胀石墨和石蜡反应后生成的复合相变储能材料主要依靠物理吸附结合,石蜡均匀覆盖在膨胀石墨的表面以及孔隙中,当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密封性和结构致密性最佳,几乎不发生泄露。随着石蜡质量分数的增加,复合相变储能材料的熔点逐渐增大,热分解温度逐渐提高,石蜡质量分数91%的复合相变储能材料相比石蜡质量分数85%的相变材料热分解温度提高了约15℃。随着石蜡质量分数的增大,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数持续降低,密度先降低后增加,比热持续增大。当石蜡质量分数为94%时,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数均为最低值,分别为2.492 W/(m·K)和0.605 mm²/s;当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密度为最小值0.794 g/cm³,对应比热为5.462 J/(g·K)。分析可得,石蜡质量分数为91%的复合相变储能材料的综合性能最佳...     

支撑材料对中低温有机相变储能材料储热性能的影响研究

选用储能值高的中低温有机相变材料石蜡、硬脂酸、聚乙二醇作为相变主材料,吸附性良好的膨胀石墨、活性炭作为支撑材料,通过熔融共混法制备中低温有机复合相变储能材料,利用差示扫描量热仪对其储热性能进行测试。结果表明,支撑材料的加入使相变材料的储能值有所下降,相变温度基本保持不变,膨胀石墨对中低温有机相变材料的储热性能提高的效果更为显著;活性炭和膨胀石墨对有机分子链具有吸附作用,阻碍了分子链"结晶态-无定形态"间的相互转换,复合体系中相变主材料结晶度降低。     

膨胀石墨/硬脂酸丁酯复合相变储热脱硫石膏板的研究

以多孔膨胀石墨(EG)为载体、硬脂酸丁酯(BS)为相变材料制备了相变储热复合材料,将所得材料与脱硫石膏和高分子乳液BASF400混合制备了相变储能石膏板.利用差示扫描量热法(DSC)研究了温度(45～50℃)和高分子乳液BASF400对石膏板相变潜热的影响,分析结果表明,复合相变储热石膏板经长时间烘烤后相变潜热未出现明显变化,所得相变石膏板在建筑节能领域具有广阔的应用前景.     

相变材料导热性能强化的研究进展

相变储能复合材料对于缓解能源紧张状况,保护环境和提供舒适健康的生活环境具有积极的意义,在太阳能热发电、工业热利用及余热回收方面有显著优势。但是相变材料本身存在导热性能不高,容易腐蚀容器等问题,所以本文主要综述了相变材料导热性能强化的研究进展。首先介绍相变储能材料的现状以及存在的问题,然后讨论了以金属、陶瓷和碳质纳米材料作为导热强化材料在相变储能复合材料中的研究现状和成果,最后展望了经导热强化后的相变储能复合材料的前景。     

相变储能混凝土的研究

相变储能技术对能源的开发和合理利用具有重要意义,在太阳能利用、工业余热回收等方面有着显著的优点.相变储能材料能将暂时不用的能量储存起来,到需要时再将其释放,这就可以缓解能量供与求之间的矛盾,节约了能源.通过把制备的活性炭储能骨料和石墨导热功能基元材料加入混凝土中,取代其中的卵石和河砂,用普通混凝土的制备技术制备相变储能混凝土.实验结果表明,活性炭储能骨料的加入使混凝土中储存了大量的相变材料,制得的储能混凝土的比热容明显高于普通混凝土,石墨提高了其导热系数,但活性炭储能骨料和石墨的加入导致制品的抗压强度下降剧烈.红外光谱证实储能混凝土中的相变材料没有同其它物质反应,因此具有良好的储能效果.     

石墨烯、超声波缓和木糖醇过冷性的研究

中高温相变储能技术对于能源的开发和合理利用具有重要的意义,在太阳能热发电、工业热利用及余热回收方面有着显著优点。作为相变储能材料的木糖醇在凝固放热过程中有强烈的过冷倾向,不产生任何结晶。本研究采用超声波照射和添加石墨烯的方法缓和过冷,并进行了试验研究。试验结果显示,超声波和石墨烯均能有效缓和木糖醇的强过冷倾向,激发木糖醇成核结晶,并且最初的成核结晶位置与超声波和石墨烯作用相关。     

空调蓄冷相变材料的最新研究

相变材料是一种新型的蓄冷材料,5～10℃的相变材料在空调蓄冷系统中的应用越来越受到重视,已成为国际研究的热点。叙述了用于空调蓄冷的相变材料的选择原则和有机、无机相变材料的优缺点,概括和评述了近年来相变蓄冷材料在开发新型材料、提高导热系数和降低过冷度等方面的研究进展,并展望了空调蓄冷相变材料的研究趋势。     

相变蓄冷技术在生鲜产品冷链中的研究进展

目的 分析相变蓄冷材料的研究现状,以及在生鲜产品冷链运输领域中的应用进展,为相变蓄冷技术在生鲜产品冷链上的应用及发展提供参考。方法 阐述相变蓄冷技术的基本原理,及各种相变蓄冷材料性能的调控方法,总结近年相变蓄冷技术在生鲜冷链运输中的研究方向。结论 相变蓄冷箱是未来的研究重点,相变蓄冷技术在中短途冷链运输领域中应用广泛。为满足我国绿色化、节能化、标准化的冷链进程需求,相变蓄冷技术还需向更深入、更广泛的方向发展。     

相变蓄冷技术在食品冷链运输中的研究进展

目的 概述相变蓄冷技术在食品冷链运输中的研究进展,为冷链运输发展提供一定的研究思路。方法 综述相变蓄冷技术在蓄冷式冷藏车、蓄冷保温箱及其他冷链运输设备中的应用,主要对其相变蓄冷材料、蓄冷技术与保温材料的结合、运输过程内部温度分布的影响因素及其新型的运输方式进行论述。结果 相变蓄冷技术在食品冷链的各种运输设备中都有广泛的应用领域和较大的发展空间。结论 相变蓄冷技术是提高能源利用效率的有效手段,在冷链运输系统中具有广阔的应用前景。相变蓄冷材料、保温材料以及运输过程中温度稳定分布的研究及多温共配技术是今后的研究方向。     

相变储能建筑材料封装方法的研究进展

相变储能建筑材料是将相变材料与建筑基体材料复合制成的一种新型节能环保型建筑材料。简要介绍了相变储能建筑材料的定义和工作原理,综合论述了相变材料的各种封装方法,指出了相变储能建筑材料今后的研究方向和内容,并对其前景进行了展望。     

以高岭石稳定的Pickering乳液为模板制备高岭石聚脲微胶囊及相变性能研究

相变微胶囊以其优异的储热性能被广泛用于建筑节能等领域,但是,由于传统相变微胶囊常以表面活性剂所稳定的乳液为模板,由单一高分子聚合物形成囊壁,导致其热稳定性和储热性能较低。本文通过在高岭石稳定的水/石蜡乳液界面处引发异佛尔酮二异氰酸酯和水发生聚合反应,成功获得了囊壁为高岭石聚脲包封客体为石蜡的相变微胶囊。结果表明:相变微胶囊形貌规整呈球形,微胶囊平均粒径为42μm并可通过调控乳液液滴大小实现尺寸调控;该微胶囊的石蜡包封率达85.3%,相变点为49.6℃,热分解温度为218℃,相变潜热高达175.7 J/g。以高岭石稳定的Pickering乳液为模板所制备的相变微胶囊具有良好的热稳定性和相变潜热,有望作为相变储热材料应用于节能领域。     

相变储能材料的研究与发展

储能技术是通过物理或化学变化将某种能量存储,然后在后续过程中释放利用的技术,现多用于电力系统、交通运输、太阳能利用和移动电子等设备中,能够有效节约能源和提高能源利用率。相变储能材料是相变储能技术的关键载体,对其应用起着重要作用。本文对相变储能材料的基本特征、应用领域、储能原理以及分类等方面作了简要的介绍。并依据成分分类,对目前国内外研究的无机类、有机类、金属基及复合类相变储能材料进行了综述。详细介绍了不同材料的种类、性质、优缺点、适用范围等。最后指出了当前相变储能材料存在的不足,并展望了相变储能材料未来的发展方向和应用前景。     

Measurements of Heat Capacity and Enthalpy of Phase Change Materials by Adiabatic Scanning Calorimetry

Phase change materials (PCMs) are substances exhibiting phase transitions with large latent heats that can be used as thermal storage materials with a large energy storage capacity in a relatively narrow temperature range. In many practical applications the solid–liquid phase change is used. For applications accurate knowledge of different thermal parameters has to be available. In particular, the temperature dependence of the enthalpy around the phase transition has to be known with good accuracy. Usually, the phase transitions of PCMs are investigated with differential scanning calorimetry (DSC) at fast dynamic scanning rates resulting in the effective heat capacity from which the (total) heat of transition can be determined. Here we present adiabatic scanning calorimetry (ASC) as an alternative approach to arrive simultaneously at the equilibrium enthalpy curve and at the heat capacity. The applicability of ASC is illustrated with measurements on paraffin-based PCMs and on a salt hydrate PCM.