硅基载体复合相变蓄热材料的研究现状及进展

复合相变蓄热材料的开发是解决固-液相变材料(PCMs)使用缺陷的最主要手段.硅基多孔及纳米材料是相变材料有效、稳定的载体,可以实现对相变材料的封装和固定.介绍了硅基载体的种类和特点,综述了该类复合相变蓄热材料在制备工艺和使用性能方面的研究现状,并对其发展前景进行展望.     

相变蓄热材料应用于太阳能采暖的研究现状

随着太阳能的不断开发,其相关材料的产品也在不断升级革新,其中应用于采暖的蓄热材料成为目前业界关注的热点之一。相变蓄能材料因具有蓄热密度高、高耐热性、高传导性、低膨胀性、易控制等优点,在建筑节能、余热的回收以及太阳能供暖系统中被广泛应用。文章概述了相变蓄热材料应用于太阳能采暖的研究进展,以及中低温相变蓄热材料的划分、应用领域,同时介绍了一种适宜配合太阳能应用的相变蓄热材料,并介绍了有关复合相变蓄热材料和相变蓄热材料微胶囊化的种类及发展趋势。并就相变蓄热材料的研究热点进行了分析。相变蓄热技术是解决太阳能不稳定、间歇性问题的关键技术,是未来太阳能采暖技术推广应用的发展方向。     

聚乙二醇/二氧化硅复合相变蓄热材料的性能研究

以二氧化硅(SiO2)为载体、聚乙二醇(PEG)为相变蓄热材料,利用多孔的二氧化硅良好的吸附性能,制备出聚乙二醇/二氧化硅复合相变材料.由于二氧化硅的多孔网络结构,其毛细作用力和表面张力使得聚乙二醇在发生固液相变的过程中,失去了流动性.实验结果证明,聚乙二醇/二氧化硅复合相变材料仍具有较高的蓄热能力.同时二氧化硅作为基体材料形成空间传热网格,较大的提高了相变材料的导热率.     

一种相变蓄热材料及其蓄热热回收的实验研究

开发了一种熔点为55℃的新型蓄热材料,基于包含相变蓄热与水蓄热的复合蓄热热回收空调实验系统,对新型材料的蓄热性能进行了实验;实验表明,采用新型相变材料后复合蓄热器可以有效回收冷凝热达19.6%以上,并可持续制取温度在45℃以上的生活热水,满足日常需求。     

相变蓄热材料在节能建筑领域的应用与研究进展

相变蓄热材料是一种能够储存热能的新型化学材料,通过在特定温度下吸收或放出热量发生物相变化,实现热量的储存与释放。根据化学成分不同将相变蓄热材料分为无机、有机和复合类相变材料,由于存储密度高、热容大和热稳定性较好等优点,相变蓄热材料已在一定范围内应用于建筑节能领域。介绍了相变材料的种类、特性以及蓄能机理,分类归纳了相变蓄热材料在建筑物围护结构和建筑物中制冷供暖系统中的应用,包括蓄能墙体、蓄能地板、蓄能屋顶、相变蓄热集热器、相变热泵供暖系统、相变制冷系统、相变冷却吊顶等。并结合目前研究现状分析了相变蓄热材料在研制和应用过程中存在的一些问题,最后,展望了相变蓄热材料在建筑领域的发展方向和应用前景。     

复合相变蓄热材料研究进展

相变材料是目前热门的功能材料,在储存和释放能量的过程中,温度保持不变或稳定在一定的温度区间内,使得相变材料不仅能实现热量储存且具有温度调控功能。复合相变材料由于具有多种单一材料的性质而成为研究热点,并广泛应用在建筑节能、电子器件热管理等方面。本文分类归纳了相变材料的特征,并根据化学成分不同将复合相变蓄热材料分为有机-有机、无机-无机和有机-无机三大类,结合研究现状分类梳理了不同类型复合相变蓄热材料的优缺点,并对其蓄热特性进行归纳对比。总结了复合相变蓄热材料的应用现状,结合能源应用现状和环境情况进一步分析了今后的研究和发展方向,认为未来的复合相变材料应该是高效蓄热、灵敏准确、价格低廉、环保可降解的新型复合相变材料。     

石蜡-泡沫铜复合相变蓄热材料热特性的研究

采用石蜡和泡沫金属铜,制备了泡沫金属铜填充量为15%的复合相变蓄热材料,并搭建了一套可视化实验系统,研究了复合相变蓄热材料在熔化过程中固液界面的变化过程。基于焓-多孔介质模型,对复合相变蓄热材料的熔化过程进行了数值模拟。研究结果表明:泡沫金属铜强化了复合相变蓄热材料的导热性能,复合相变蓄热材料的熔化时间较纯石蜡缩短了3.44%。泡沫金属的加入减小了复合相变材料的瑞利数,抑制了石蜡熔化过程的自然对流,但强化了底部导热性能,缩短了整体熔化时间,因此本文所研究的复合相变材料的熔化过程由导热和层流主导。模拟与实验结果吻合较好,纯石蜡与复合相变材料模型熔化时间分别快于实验结果19 s和28 s。均方根误差(RMSE)分别为0.0223和0.0179。     

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能及定形性研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为基体材料,采用熔融混合法制备不同配比的膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料并压制成形。对制备的复合相变材料进行物相分析及结构和热性能表征,并考察了定形复合相变材料的热稳定性。测试结果表明,采用该方法制备的复合相变材料没有新物质生成,性质稳定。当未定形的相变材料中膨胀石墨的含量达到10%时,石蜡吸附完全,相变潜热最大。通过对定形复合相变材料进行热循环实验,发现当膨胀石墨含量为30%时,石蜡不易渗出,循环热稳定性好,具有应用价值。     

正十八烷/凹凸棒土复合相变储能材料的制备及热性能研究

以正十八烷为相变材料,凹凸棒土为支撑基体,通过真空浸渍法将相变材料有效地吸附固定于凹凸棒土的孔道结构中,制备出结构稳定、热性能稳定的新型正十八烷/凹凸棒土复合相变储能材料。由凹凸棒土N2吸附试验和SEM图片可以发现凹凸棒土疏松多孔、比表面积大,从而能有效吸附正十八烷相变材料。对制备的新型复合相变储能材料进行DSC测试,并进一步对其进行20次DSC冷热循环测试,样品的相变温度及相变潜热基本保持不变,说明其具有优异的相变蓄热特性和热循环稳定性,具有较好的应用前景。     

无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究

无机盐/陶瓷基新型复合相变蓄热材料既具备了显热蓄热材料和潜热蓄热材料的长处,又克服了两者的不足,具有能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、定形等特性.综述了国内外无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,介绍了无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的蓄热原理、组分选择和制备工艺等,总结了其存在的问题,并提出了一些解决问题的看法,展望了今后的研究趋势.     

具有多孔基体复合相变储能材料研究

本文提出了研制一种具有多孔基体的复合相变储能材料，通过实验分析了该储能材料的融解温度、融解热、热稳定性及微相结构等性能。该储能材料是由两种有机相变材料组成，通过物理吸附的方法将其复合在多孔基体材料中。在热分析中，用示差扫描量热仪(DSC)来测定储能材料的融点、融解热，用热重分析仪(TGA)测定其热稳定性，并用扫描电镜(SEM)观测了该储能材料的微相结构。测试结果表明该储能材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性，可被应用于储能和热能回收系统中。     

有机相变蓄冷材料的研究进展

本文概述了有机相变蓄冷材料和有机-无机复合相变蓄冷材料的研究进展,探讨了采用公式指导低共融物相变蓄冷材料配比和提高有机相变材料导热能力的方法,介绍了相变材料在太阳能利用、电力的峰谷平衡、空调节能与冷藏运输等方面的应用研究。指出相变材料的性能特性、相变机理、传热理论模型及复合技术是有机相变蓄冷材料研究的重点内容,有机复合相变蓄冷材料是今后有机相变材料的重点发展方向。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

生物炭/二十烷复合定型相变材料制备及其光热、电热转换和储存性能

为解决单一有机相变材料二十烷(n-Eicosane)导热性差及在相变过程中易发生泄漏的问题,本实验选取玉米秸秆作为生物质原料,通过700℃高温热解、KOH刻蚀改性制备了具有多级孔道结构的生物炭(KBC)材料,再通过乙醇熔融、真空浸渍的方法将二十烷封装到生物炭内部孔道,得到了一种生物炭/二十烷(KBC/n-Eicosane)复合定型相变材料。通过SEM、XRD、FTIR等表征手段研究了复合材料的微观结构和形貌,同时利用TG及DSC测试了复合相变材料的热稳定性和储热性能,并探讨了复合相变材料中二十烷不同用量与焓值的关系。结果表明,复合相变材料的焓值与二十烷的用量成正比,当复合相变材料中生物炭与二十烷的质量比为1∶2时,复合相变材料未明显泄漏,定型效果良好,此时对应的熔融焓和凝固焓值分别为121.3 J·g^-1和117.6 J·g^-1,经过100次循环储热和放热性能测试后,未产生渗漏现象,相变焓值亦无明显变化,表明该复合相变材料的储热能力和稳定性较好。此外,还通过模拟太阳光辐射和接入直流电源的方式测试了复合相变材料的光热转换和电热转换能力,结果表明...     

空调蓄冷用相变材料的研究进展

本文综述了空调用相变蓄冷材料的国内外研究进展,简要介绍了相变蓄冷材料的性能要求和基本分类,总结了已有相变蓄冷材料存在的不足,并指出了优化性能的方法,特别是改善无机类材料的过冷、相分离,有机类材料的导热性能差等问题。对比了无机和有机两类材料在相变蓄冷中的优劣,并对今后空调蓄冷用相变材料的发展方向提出了建议。本文侧重强调满足空调蓄冷温区的材料,并针对典型材料展开深入调研和评述,为更好的改善空调蓄冷用相变材料的性能和推动其实际应用提供依据。     

Novel and durable composite phase change thermal energy storage materials with controllable melting temperature

The development of high temperature phase change materials(PCMs)with great comprehensive per-formance is significant in the future thermal energy storage system.In this study,novel and durable Al-Si/Al2O3-AlN composite PCMs with controllable melting temperature were successfully synthesized by using pristine Al powder as raw material and tetraethyl orthosilicate as SiO2 source.The Al2O3 shell and Al-Si alloy were in-situ produced via the substitution reaction between molten Al and SiO2.Impor-tantly,the crack caused by the incomplete encapsulation of the Al2O3 shell could repair itself by the nitridation reaction of internal molten Al and thereby forming a highly dense Al2O3-AlN composite shell.The produced dense Al2O3-AlN composite shell could significantly improve the thermal cycling stability of composite PCMs,and thus,the thermal storage density decrease of the Al-Si/Al2O3-AlN(59.8 J/g to 77.7 J/g)was far less than that of the Al-Si/Al2O3(118.5 J/g)after 3000 thermal cycles.Moreover,the syn-thesized Al-Si/Al2O3-AlN still exhibited a controllable melting temperature(571.5-637.9℃),relatively high thermal storage density(105.6-150.7 J/g),great dimensional stability and structural stability after 3000 thermal cycles.Hence,the synthesized Al-Si/Al2O3-AlN composite PCMs,as promising preferential thermal energy storage materials,can be stably used in the energy utilization efficiency improvement of various systems for more than 6 years.     

Hierarchical graphene foam-based phase change materials with enhanced thermal conductivity and shape stability for efficient solar-to-thermal energy conversion and storage

Recently,graphene foam (GF) with a three-dimensional (3D) interconnected network produced by template-directed chemical vapor deposition (CVD) has been used to prepare composite phase-change materials (PCMs) with enhanced thermal conductivity.However,the pore size of GF is as large as hundreds of micrometers,resulting in a remarkable thermal resistance for heat transfer from the PCM inside the large pores to the GF strut walls.In this study,a novel 3D hierarchical GF (HGF) is obtained by filling the pores of GF with hollow graphene networks.The HGF is then used to prepare a paraffin wax (PW)-based composite PCM.The thermal conductivity of the PW/HGF composite PCM is 87％ and 744％ higher than that of the PW/GF composite PCM and pure PW,respectively.The PW/HGF composite PCM also exhibits better shape stability than the PW/GF composite PCM,negligible change in the phase-change temperature,a high thermal energy storage density that is 95％ of pure PW,good thermal reliability,and chemical stability with cycling for 100 times.More importantly,PW/HGF composite PCM allows light-driven thermal energy storage with a high light-to-thermal energy conversion and storage efficiency,indicating its great potential for applications in solar-energy utilization and storage.