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。     

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。     

复合相变蓄冷剂性能研究

研制了一种适用于食品冷链运输的复合相变蓄冷剂。通过差示扫描量热仪(DSC)对硝酸钾、碳酸钠的筛选,确定了以相变潜热较高的硝酸钾水溶液为基础,再与甘露醇、乳酸钙进行复配,最终确定蓄冷剂方案为硝酸钾和乳酸钙复配,并通过添加羧甲基纤维素钠(CMC)作为增稠剂,使其保持溶胶态降低了流动性。获得蓄冷剂最优配方为:3%(wt,质量分数,下同)硝酸钾,1%乳酸钙,3%CMC,其余为水。该相变蓄冷剂的相变潜热为308.2J/g,起始融化温度(Onset温度)为-3.79℃。往复融冻实验表明,该蓄冷剂具有较好的稳定性,无明显的过冷及相分离,能长期反复使用,可应用于食品冷链运输领域。     

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。     

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。     

成核剂与增稠剂对甘露醇相变特性的影响

糖醇是一种用于储热的相变材料,具有较高的潜热,然而,糖醇的高过冷度阻碍了其应用。D-甘露醇作为一种糖醇,在中温储热方面具有广阔的应用前景。选用氧化铝和碳化硅作为成核剂,海藻酸钠和羧甲基纤维素作为增稠剂,观察了纯甘露醇、成核剂、增稠剂以及单独或联合添加成核剂和增稠剂的甘露醇的形貌。采用差示扫描量热法研究了成核剂和增稠剂对甘露醇相变特性的影响。实验结果表明,氧化铝、碳化硅和适量的海藻酸钠促进了甘露醇的成核结晶,当氧化铝、碳化硅、海藻酸钠的质量分数分别为7.0%、9.0%、0.5%时达到最低过冷度,样品相比纯甘露醇过冷度分别降低了17.4、12.2和17.3℃。联合添加相比单独添加成核剂和增稠剂改善了甘露醇的成核结晶;当联合添加氧化铝和海藻酸钠的质量分数分别为5.0%和1.0%,而碳化硅和海藻酸钠的质量分数分别为3.0%和1.0%时,样品相比纯甘露醇过冷度分别降低了19.7℃、16.5℃。探讨了成核剂和增稠剂对甘露醇相变特性的影响机理,发现增稠剂提高了成核剂在甘露醇样品中的分散性,因而提高了成核剂的诱导成核作用。     

果蔬保温包装中蓄冷剂的实验研究

目的针对果蔬储运的控温需求,研制一种复合相变蓄冷剂。方法以甘露醇水溶液为基础,通过添加碳酸钠和羧甲基纤维素钠(CMC)进行蓄冷剂的制备,利用差示扫描量热仪(DSC)、凝固曲线和融化曲线法对蓄冷剂的热物性和长期循环性能进行分析测试,最后筛选出最优方案。结果测得最终蓄冷剂为质量分数5%的甘露醇、质量分数2%的碳酸钠、质量分数3%的羧甲基纤维素钠,其余为水,onset温度(起始融化温度)为-4.5℃,相变潜热为292.5 k J/kg,往复融冻实验表明,该蓄冷剂具有较好的稳定性,无明显的过冷及相分离。结论该蓄冷剂潜热较高,稳定性能较好,能长期反复使用,可应用于果蔬控温储运领域。     

四丁基溴化铵相变蓄冷材料热物性实验研究

通过实验对四丁基溴化铵(TBAB)溶液的蓄冷结晶过程进行了测试,结果表明TBAB溶液的凝固温度随其浓度的改变而改变,在25%~45%的浓度范围内,其凝固温度位于5.8~9.3℃范围内.选取相变温度适宜、相变过程稳定、浓度为40%的TBAB溶液,向其添加硼砂成核剂,测试其相变温度和相变潜热,测试结果表明质量浓度为2%的硼砂在不影响TBAB溶液凝固温度的情况下可以降低其结晶过冷度2.4℃.采用示差扫描量热仪(DSC)测试TBAB溶液的熔解潜热为187.030kJ/kg.因此TBAB溶液是一种高效的空调蓄冷材料.     

Na_2SO_4·10H_2O/EG复合相变材料的制备与性能分析

以十水硫酸钠为相变材料,采用真空吸附法制备十水合硫酸钠/膨胀石墨复合相变储能材料(Na_2SO_4·10H_2O/EG),对其融化-凝固、相分离、过冷、潜热等热物性进行测试分析。结果表明:在Na_2SO_4·10H_2O中添加2%(质量分数,下同)硼砂和8%EG后,可得到理想的Na_2SO_4·10H_2O/EG固-固复合相变材料。此时,Na_2SO_4·10H_2O相分离得到消除,过冷度由13.6℃降低到0.6℃以下,相变潜热和体储能密度分别为225.77kJ·kg~(-1)和218.09MJ·m~(-3)。此外,导热率也得到提高,相比于只添加成核剂硼砂的Na_2SO_4·10H_2O PCM,储热时间缩短52.6%,放热时间缩短55.1%,经过500次急剧升温-降温循环后也未出现性能衰减,储/放热性能较好。     

三水醋酸钠固液相变性能优化实验研究

三水醋酸钠（SAT）在凝固过程中存在着严重的分层和过冷现象,可以利用羧甲基纤维素（CMC）作为增稠剂并添加成核剂来解决过冷问题。本文通过5种成核剂实验得到了效果最好的成核剂配方,其质量配比为SAT∶十二水磷酸氢二纳∶CMC=100∶8∶4。实验过程中还发现加热温度对药品的性质有较大影响,温度过高会导致过冷度变大甚至直接不相变,通过实验得到SAT作为相变材料时加热温度的上限为82℃。     

平板蓄冷器蓄冰过程试验研究

在自行研制的冰蓄冷试验装置上研究了平板内的蓄冰过程, 得出了载冷剂进出口温度和蓄冷剂温度随时间的变化规律; 对冰蓄冷过程进行了成核研究, 通过添加人工成核剂可减少冰蓄冷过程的过冷度,从而提高蓄冰主机的效率。     

平板蓄冷器蓄冰过程试验研究

本文在自行研制的冰蓄冷试验装置上研究了平板内的蓄冰过程, 得出了载冷剂进出口温度和蓄冷剂温度随时间的变化规律, 并对冰蓄冷过程进行了成核研究, 通过添加人工成核剂可减少冰蓄冷过程的过冷度, 从而提高蓄冰主机的效率。     

水合盐相变储能材料的研究进展

水合盐相变储能材料具有化学性质稳定,无刺激性气味,材料来源广泛且价格低廉等优点,有望成为中低温热利用领域理想的储热材料,在实际生活与生产中具有重要的意义.详细介绍了水合盐相变材料的研究发展和最新研究成果,以及解决过冷度和相分离所需成核剂与增稠剂的研究现状,并对水合盐相变储能材料未来的研究重点与方向做出了展望.     

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。     

纳米二氧化钛-赤藻糖醇储能体系实验研究

针对移动供热的温度范围,相变温度为119℃的赤藻糖醇具有很大的应用潜力,但其存在导热系数低、放热不稳定、容易过冷等不足。本文通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固进行观察记录,绘制时间温度曲线并对纳米氧化钛在质量分数不同的情况下进行体积膨胀率和密度、过冷度、相变潜热、导热系数测定,测试表明,相对于纯赤藻糖醇,添加纳米级物质作为成核剂可以减小相变材料的过冷度,并且在一定程度上可以提高相变材料的导热系数;纳米二氧化钛对样本的密度数值上有0.02~0.08 g/cm~3的波动,膨胀率呈减小的趋势;添加0.1%的纳米二氧化钛-赤藻糖醇过冷度下降37.91%,潜热值下降2.25%,固态导热系数增大3.67倍。     

平板蓄冷器蓄冰过程试验研究

本文在自行研制的冰蓄冷试验装置上研究了平板内的蓄冰过程,得出了载冷剂进出口温度和蓄冷剂温度随时间的变化规律,并对冰蓄冷过程进行了成核研究,通过添加人工成核可减少冰箱冷过程的过冷度,从而提高蓄冰主机的效率。     

平板蓄冷器蓄冰过程试验研究

本文在自行研制的冰蓄冷试验装置上研究了平板内的蓄冰过程,得出了载冷剂温度和蓄冷剂温度随时间的变化规律,并对冰蓄冷过程进行了研究,通过添加人工成核剂可减少冰蓄冷过程的过冷度,从而提高蓄冰主机的效率。     

冷链物流中二元有机相变储能材料的制备与热物性能

有机相变储能材料相变潜热高、化学性质稳定、无过冷度和相分离现象。通过对正癸酸、月桂酸甲酯、正癸醇、月桂酸及十四烷进行热力学分析并进行两两复配,得到正癸酸-月桂酸甲酯(摩尔比为30∶70)、正癸酸-正癸醇(摩尔比为36∶64)及月桂酸-十四烷(摩尔比为21∶79)三种二元有机复配物,其相变温度均在0～5℃且相变焓较高。利用聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)凝胶对二元有机复配物分别吸附,得到一类适用于果品保质包装与物流技术的相变储能材料;并在凝胶制备过程中加入聚乙二醇1000 (PEG1000)致孔剂,可有效提高凝胶在二元有机复配物的溶胀度。结果表明,PNIPAM-40%PEG1000/正癸酸-月桂酸甲酯相变储能材料的相变温度为3.2℃,相变潜热为188.10 J/g;PNIPAM-40%PEG1000/正癸酸-正癸醇相变储能材料的相变温度为1.2℃,相变潜热为177.74 J/g;PNIPAM-40%PEG1000/月桂酸-十四烷相变储能材料的相变温度为4.2℃,相变潜热为206.17 J/g。     

相变储热材料CH3COONa·3H2O的研究及发展趋势

简单介绍了无机水合盐CH3COONa·3H2O用作相变储热材料时的优缺点,针对其存在过冷和相分层问题,目前研究所得的解决方法是添加增稠剂和成核剂.综述了分别添加增稠剂、成核剂及同时添加时对CH3COONa·3H2O相分层和过冷抑制的研究进展,分析了不同的添加剂和添加量对抑制作用的不同以及温度影响添加剂抑制作用的原因,最后指出了CH3COONa·3H2O今后主要的研究方向.