融化和凝固温度对三水醋酸钠相变储热性能的影响

为了研究储热材料三水醋酸钠(含成核剂十二水磷酸氢二钠和增稠剂羧甲基纤维素)在实际贮能工程中应用的融化和凝固温度范围,通过不同水浴温度下的融化实验和不同冷却条件下的凝固实验,得到了储热材料的相变性能参数.实验结果表明,储热材料的过冷度随着加热水浴温度的升高有增大的趋势,水浴温度在83℃以内时其相变性能较稳定,超过这个温度,其储热性能就无法保证;冷却温度降低,其过冷度有增大的趋势,但只要是在常温条件下的水浴或空气浴中冷却,即使冷却温度变化较大,储热材料的相变性能仍比较稳定.     

成核剂对八水氢氧化钡相变材料过冷度的影响

八水氢氧化钡在相变过程中存在严重的相分离和过冷现象。采用步冷曲线法研究分析在冷水冷却封闭体系和室温冷却开放体系两种工况下石英、十二水磷酸氢二钠、硼砂和二水氯化钙4种成核剂对八水氢氧化钡相变材料的成核效果。实验表明:石英和十二水磷酸氢二钠随着添加量的增加,八水氢氧化钡的过冷度有增大的趋势。质量分数为3%或5%的硼砂和二水氯化钙在室温冷却开放体系工况下能够抑制八水氢氧化钡的过冷度,同时附加1%的明胶作为防相分层剂使用,八水氢氧化钡的过冷性能得到进一步改善,过冷度可降低至1℃以下,并且还可以有效地防止相分层。     

改性三水醋酸钠的储能特性及温差发电研究

三水醋酸钠(sodium acetate trihydrate, SAT)是一种可用太阳能光热转换和热能储热的固液相变材料。然而其过冷度的存在导致储存的潜热无法及时释放利用。采用十二水磷酸氢二钠(disodium hydrogen phosphate dodecahydrate, DSP)作为分子成核剂，当DSP的添加量为3%时，SAT的过冷度被降低至0.4℃,对应的相变焓值和热导率分别为226.08 J/g和0.63 W/(m·K)。将高太阳能吸收率的碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)与SAT/DSP蓄热单元结合后得到了具有太阳能光热转换和热能储存SAT/DSP/CNTs的装置，实现了太阳能温差发电。研究为三水醋酸钠在太阳能利用方面提供了一种可行和有效的方法。     

相变材料的过冷现象及其抑制方法的研究进展

过冷是材料液-固相变过程中为提供离子扩散、晶体生长及晶面扩大所需能量而产生的一种亚稳态。过冷是结晶过程的推动力,但大的过冷度导致相变材料结晶温度降低、结晶时间延迟,使得储存的潜热不能及时释放,储-放热温度不匹配,降低了热能利用效率。过冷度大已成为限制相变储热技术规模化应用的重要影响因素之一。大量实验结果表明:过冷现象与熔体晶核的生成与长大速率、环境温度、接触面的粗糙程度、熔体温度等因素有关,但其产生的内在机制尚不明确,影响规律和调控手段仍需借助实验探索。目前,主要采用外加添加剂或在胶囊化、流体化过程中加入添加剂的添加晶种法,以及通过搅拌、超声振荡和鼓泡等外部刺激的动力学成核法诱发过冷液体结晶。利用外加成核剂、纳米颗粒以及部分未熔化母相晶体作为晶核诱发非均匀成核是抑制过冷现象最常用、最有效的方法。为提高添加剂的分散性和抑制水合无机盐类相变材料的相分离现象,在添加成核剂的同时往往需要加入一定量的增稠剂,但成核剂和增稠剂的添加量需要优化。胶囊化可以改变相变材料的结晶特性,目前的研究一致认为在胶囊化前添加成核剂有利于改善相变材料的过冷度。动力学成核常采用的方法是超声振荡法,其通过空化作用使晶体持续破碎并与熔体混合而提高晶核的分散性和加速结晶过程。在超声的同时添加纳米颗粒也有利于抑制过冷度。本文简述了过冷现象和典型的过冷曲线,分析了影响过冷度的因素,并着重介绍了外加添加剂法、胶囊化法、功能流体法和超声振荡法等抑制过冷度的方法。     

三水醋酸钠的过冷机理与实验研究

为了解决相变蓄热材料三水醋酸钠的过冷问题,对无机水合盐的过冷机理进行了分析,以三种不同配方的试验样品在相同的实验条件下进行对比实验,从样品的实验照片和记录的步冷温度曲线两方面分析了其凝固过程.实验结果表明,质量百分比为5%的成核剂十二水磷酸氢二钠能一定程度上抑制无机水合盐三水醋酸钠的过冷度,但其过冷度仍然较大;使用质量百分比5%的十二水磷酸氢二钠和质量百分比3%的增稠剂明胶做添加剂后,三水醋酸钠的过冷性能得到明显改善.     

可降解凝胶蓄冷剂的制备及性能分析

对温控包装中一种可降解凝胶蓄冷剂的制备方法进行了介绍,蓄冷剂以NaCl溶液作为主储能材料,淀粉系吸水树脂作为基材,通过添加成核剂来降低过冷度。实验结果表明,蓄冷剂的相变温度和相变潜热随着NaCl溶液浓度的增大而降低,筛选出的最佳成核剂有效降低了蓄冷剂的过冷度。研究工作验证了蓄冷剂的可生物降解性能,给出了适用于5～-10℃温控包装的凝胶蓄冷剂配方及其热物性参数。     

冷冻产品用无机盐相变蓄冷材料的制备及性能研究

研制了一种适用于冷冻产品贮藏运输的高效低温无机盐相变蓄冷材料。将NH4Br、KCl、CaCl_2等无机盐与NH_4Cl复配,利用差式扫描量热仪(DSC)筛选了NH_4Br-NH_4Cl无机盐共混物作为主储能剂,通过添加不同成核剂改善过冷性能,添加不同浓度的黄源胶改善相分离。结果表明:以30%(wt,质量分数,下同)NH_4Br-NH_4Cl无机盐共混物作为主储能剂,1%SrCl_2作为成核剂,5%黄原胶作为增稠剂可获得相变温度为-18~-22℃、相变潜热为288.7J/g、过冷度小、无相分离的相变蓄冷材料。NH_4Br-NH_4Cl无机盐共混物作为主储能剂能够达到冷冻产品温度且对相变潜热影响较小,SrCl_2作为成核剂基本无过冷,黄原胶作为增稠剂解决相分离具有显著效果。     

冷冻型复合相变蓄冷材料的制备与性能评价

提出自行研制的一种低温(-25～-23℃)复合相变材料。该材料由氯化钠作为主储能剂,碳酸钾与氯化钾作为降温剂,并且筛选合适的成核剂及防相分离剂进行复合。样品的热物理性能(相变温度、相变潜热等)和热循环性能通过差示扫描量热仪(DSC)来表征;过冷度和热循环稳定性通过温度记录仪表征。结果表明:制备的两种蓄冷剂的相变温度为-25～-23℃,相变潜热200J/g以上,过冷度较小且循环100次后不会出现相分离现象。     

新型有机-无机复合相变蓄冷材料的制备及性能研究

以六水氯化钙为基材，配备出一种新型复合相变蓄冷材料用于空调蓄冷。该材料的质量配比为81%六水氯化钙+5%乙醇+14%丙三醇。为了降低复合相变材料的过冷度，使用六水氯化铯为成核剂，发现成核剂的添加量为1.0%时过冷度几乎为零。为检验复合相变材料的热稳定性，进行了100次的热循环实验，材料未出现相分层，表明其热稳定性能良好。     

八水合氢氧化钡复合相变材料的制备及热力学性能研究

采用两步法制备了八水合氢氧化钡/碳酸钡/纳米铁复合相变蓄热体系。八水合氢氧化钡是一种质量储热密度较大的低温相变材料,其熔点温度为78℃,相变潜热为264kJ/kg,但其在相变过程中存在过冷且导热性能差的问题。通过在八水合氢氧化钡中添加碳酸钡为成核剂,纳米铁粉作为添加剂改善其热力学性能。实验结果表明,复合蓄热体系添加质量分数为1.0%的碳酸钡和0.2%的纳米铁时效果最优。通过DSC测试以及导热系数测量,其相变潜热为276.4J/g,导热系数为1.368 W/(m·K),比八水合氢氧化钡溶液上升11.7%。添加BaCO3后,过冷问题得到有效解决,也没有出现化学降解问题。     

Phase-Change Characteristic Analysis of Partially Melted Sodium Acetate Trihydrate Using DSC

Sodium acetate trihydrate (SAT), which is a kind of phase-change material, offers high potential for application in thermal energy storage. However, SAT has a natural tendency to supercool during its solidification process. Adding nucleating agents has been suggested as a possible solution. In this paper, the phase-change characteristics of the partially melted SAT were analyzed using a differential scanning calorimeter (DSC). A phenomenon related to SAT undergoing phase change was discovered and analyzed. The results showed that if SAT were cooled when it was partially melted, it would release heat and quickly solidify without adding any nucleating agents. Therefore, if the temperature range of SAT was controlled properly, supercooling could be significantly prevented.     

空气浴条件下三水醋酸钠相变材料的储热性能实验

三水醋酸钠（CH₃COONa3H₂O）作为一种无机相变储能材料,具有潜热值高、导热性能好等优点,但是其在凝固过程中过冷度大制约了CH₃COONa3H₂O的应用。为了调节CH₃COONa3H₂O在空气浴条件下的过冷度,本文选用Na₂HPO₄12H₂O、Na₂CO₃10H₂O、Na₄P₂O₇10H₂O、Na₃PO₄12H₂O、Na₂SiO₃9H₂O、Na₂S₂O₃9H₂O和Na₂B₄O₇10H₂O这7种无机水合盐材料作为成核剂,采用步冷曲线法在高低温试验箱中进行过冷度调节实验和热循环实验。结果表明：在空气浴条件下,质量分数为96% CH₃COONa3H₂O+2% Na₂HPO₄12H₂O+2%羧甲基纤维素的复合相变材料过冷度最小,为5.6℃;将复合相变材料进行25、50和75次热循环后,其相变点温度几乎维持不变,过冷度随循环次数增加而逐渐增大,相变潜热值随循环次数的增加逐渐减小。本研究丰富了CH₃COONa3H₂O相变材料的过冷度调节方案,为其工程化应用提供了参考。     

低温冷链物流用相变材料的优化及应用

本文针对-23 ℃以下的低温冷链物流场合,研制了一种由甲酸钠（HCOONa）、氯化铵（NH4Cl）和水组成的新型复合相变蓄冷材料SF70（HCOONa-NH4Cl-H2O质量比为2:1:7）,并以SF70为基液,添加纳米粒子、增稠剂对其过冷度、导热率导热系数及相分离现象进行优化,对优化后的材料进行循环性能实验及保温箱应用实验。结果表明：添加质量分数为0.4% 的TiO2纳米粒子在综合改善蓄冷材料的过冷度及导热性能上表现最优;添加质量分数为1%的 PAAS增稠剂能有效消除复合材料的相分离现象。经优化的最终材料为SF70+0.4% TiO2+1% PAAS,其相变温度为-29.9 ℃、潜热为255 kJ/kg、过冷度为2.8 ℃、导热率导热系数为0.652 2 W/(m?K)。经过200次循环试验,复合材料热性能稳定。将该复合材料应用在于自制保温箱中可使冷冻肉丸维持保持在-23 ℃以下超20 h,能够满足短途冷链运输的要求。     

CH3COONa·3H2O相变储能性能研究

三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)由于潜热较高而常作为相变储能材料被众多学者研究;而其适宜的熔点,使其能适用于家用热水储能系统等。然而,三水合醋酸钠在相变过程中存在着严重的过冷和相分离的问题。本文以三水合醋酸钠作为相变基体材料,经研究、比较分别以羧甲基纤维素、明胶作为增稠剂,添加各种成核剂后的各体系的相变储能性能,从而得出羧甲基纤维素比明胶作为该体系的增稠剂的效果好得多,Na2SiO3.9H2O、Na2B4O7.10H2O的成核效果较好。     

Hierarchically porous CMC/rGO/CNFs aerogels for leakage-proof mirabilite phase change materials with superior energy thermal storage

As a kind of essential hydrated salt phase change energy storage materials, mirabilite with high energy storage density and mild phase-transition temperature has excellent application potential in the problems of solar time and space mismatch. However, there are some disadvantages such as supercooling, substantial phase stratification and leakage problem, limiting its further applications. In this work, for the preparation of shaped mirabilite phase change materials (MPCMs), graphene (GO), sodium carboxymethyl cellulose (CMC), and carbon nanofibers (CNFs) were used as starting materials to prepare lightweight CMC/rGO/CNFs carbon aerogel (CGCA) as support with stable shape, high specific surface area, and well-arranged hierarchically porous structure. The results show that CGCA has regular layered plentiful pores and stable foam structure, and the pore and sheet interspersed structure in CGCA stabilizes PCMs via capillary force and surface tension. The hydrophilic aerogels supported MPCMs decrease mirabilite leaking and reduce supercooling to around 0.7‒1 °C. The latent heats of melting and crystallization of CGCA-supported mirabilite phase change materials (CGCA-PCMs) are 157.1 and 114.8 J·g⁻¹, respectively. Furthermore, after 1500 solid‒liquid cycles, there is no leakage, and the retention rate of crystallization latent heat is 45.32%, exhibiting remarkable thermal cycling stability.     

基于T-history曲线计算材料相变潜热方法的改进

目的改进以T-history曲线为基础计算相变材料潜热的方法。方法对相变材料降温过程用温度记录仪测得的数据,分别以高次多项式和三次样条插值法拟合,而后分别计算去离子水和水合盐的相变潜热。对于无过冷度相变材料,以拟合后降温曲线一阶导数最高点、一阶导数突变点和拐点分别作为相变起始位置计算相变潜热。结果三次样条插值法拟合后求得相变潜热值与理论值偏差小于10%,对于无过冷度的相变材料,一阶导数最高点作为相变起始点时,相变潜热计算值与理论值偏差最大为8.01%,最小为1.55%。结论采用三次样条插值拟合法计算PCM的相变潜热,最稳定且接近理论值,以一阶导数最高点为相变起始点计算无过冷度的相变材料的相变潜热结果更精确。     

相变蓄冷材料在冰箱上应用的研究

通过对低温相变蓄冷材料的性能研究,将其应用在冰箱冷冻室,通过实验证明：（1）相变蓄冷材料可以应用于冰箱冷冻室,使食品度过最大冰晶生成带时间较普通冰箱大大减少;（2）相变蓄冷材料可实现冰箱内能量转移,使冰箱内上下温差尽可能减小。     

金红石生长用TiO2纳米晶粉体制备及表征

针对金红石晶体生长所需,我们人工合成了硫酸氧钛铵（ATS）晶体。并以其为原料,采用高温焙烧法制备了TiO2纳米晶粉体,用XRD、SEM和TEM分析了纳米晶的物相和形貌。结果表明所得TiO2纳米晶粉体分散性好、流动性好、纯度高且颗粒细小均匀。此外,研究了焙烧温度、保温时间和急烧、缓烧等工艺参数对其形貌、物相的影响,给出了大批是生产TiO2纳米晶粉体的最佳工艺条件。     

Growth and calorimetric measurements on CsLiB6O10

Single crystals of cesium lithium borate (CLBO) were grown from stoichiometric melt, as well as from B₂O₃ deficient flux. Calorimetric measurements performed on the grown crystals show that the material transforms to glassy phase from the molten phase even at cooling rates as low as 1 °C/min. The transformation to the crystalline phase from the glass phase does not occur during the heating cycle in the DTA experiments. In order to estimate the onset of crystallization temperature of CLBO glass and ensure the appearance of crystallization peak during heating cycle, a new approach (seeded crystallization) was adopted in the DTA experiments. The onset of seeded crystallization temperature shows a strong dependence on the heating and cooling rates. The activation energy of seeded crystallization determined by Kissinger method turns out to be 3.07 eV. The ergodicity making (EM) of the glass transition as seen from the DSC measurement is ∼ 424 °C for a heating rate of 5 °C/min. Microscopic examination suggests that the glass CLBO transforms to crystalline phase via. dendrites.