肉豆蔻酸/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

以肉豆蔻酸(MA)为相变材料,膨胀石墨(EG)为基体,通过膨胀石墨对肉豆蔻酸的吸附作用制备一系列肉豆蔻酸/膨胀石墨(MA/EG)复合相变材料,发现肉豆蔻酸与膨胀石墨的最佳质量比为15∶1。通过SEM、DSC和蓄/放热实验对复合相变材料的微观结构和热性能进行分析表征。研究结果表明,MA均匀分布于EG的网状多孔结构中。MA/EG复合相变材料的相变温度和相变潜热分别为53.19℃和191.75 J/g,且与MA相比变化不大。蓄/放热实验结果表明,MA/EG单元蓄热时间比MA单元缩短了32.25%,放热时间比MA单元缩短了49.07%,MA/EG相变单元的蓄/放热速率较MA有很大提高。     

一种新型复合相变蓄热材料的制备与表征

相变蓄热材料是太阳能高效利用的基础与关键。文章选用54%KNO_3-46%NaNO_3作为太阳能高温热电站的蓄热材料,并选用膨胀石墨作为添加剂,分别制备了膨胀石墨(EG)质量分数为1%和2%的新型太阳能复合相变蓄热材料KNO_3-NaNO_3/EG。然后利用同步热分析仪(SDT-Q600)测量上述蓄热材料的相变温度、潜热,利用扫描电子显微镜(SEM)观测上述蓄热材料的微观结构。分析结果表明:太阳能复合相变蓄热材料KNO_3-NaNO_3/EG的相变温度为224.28℃,相变潜热为105.8 J/g;添加膨胀石墨能够明显地增强蓄热材料的导热性能,石墨对蓄热材料的熔点影响较小。     

二元有机复合相变材料相变过程热特性实验研究

二元有机复合相变材料因其无腐蚀性、过冷度低、价格低廉和可循环性的优点,在电子器件散热过程中极具发展潜力。通过差示扫描量热法(DSC)测得 4 种脂肪酸和 4 种脂肪醇相变温度与潜热,然后利用准共晶相变理论计算脂肪酸/醇二元有机复合相变材料共晶点,确定 4 种相变温度在 33～37 ℃ 范围内的复合体系,并通过 DSC 实验测量二元体系相变特性。实验结果表明,筛选出的二元有机复合相变材料相变温度分布在 33.08～36.63 ℃,与理论相变温度偏差在0.30%～4.61%;相变潜热分布在 138.5～215 kJ·kg^-1,与理论相变潜热偏差在 0.4%～27%;十二酸与十八醇复合相变材料具有最高的相变潜热(215 kJ·kg^-1),相变温度为 36.5 ℃。研究结果可为有机复合相变材料在电子器件热管理中的应用提供技术参考。     

谷电利用复合石蜡蓄热材料的制备及供暖墙体构造实验

针对石蜡作为相变蓄热材料导热性能差、供热能力不足的问题,向石蜡中添加膨胀石墨(EG)制备导热性能增强的复合相变材料(PCM),探讨EG与石蜡的配比对复合PCM热性能的影响.测试结果表明,当EG质量分数达到12％时,复合PCM的导热系数提升至纯石蜡的12倍,相变潜热从纯石蜡的190.8 J/g减小至152.1 J/g,相...     

Thermal properties of a modified MOF-stearic acid composite phase change materials

以ZIF-67作为金属有机框架（MOF）,通过原位沉淀法生长在膨胀石墨片上对膨胀石墨进行改性,经过煅烧后形成Co₃O₄/EG分级多孔混合结构。为了优化硬脂酸的充放热性能,将Co₃O₄/EG与硬脂酸通过熔融共混和真空吸附法复合,制备出具有优异充放热性能的SA/Co₃O₄/EG复合相变材料。表征SA/Co₃O₄/EG复合相变材料的微结构、物相、相变焓值、相变温度和充放热时间等热物理性能,分析添加物Co₃O₄/EG的微结构对硬脂酸相变储热材料微结构和热性能产生的影响。添加物Co₃O₄/EG对SA/Co₃O₄/EG复合相变材料的相变温度影响较小,相变温度与Co₃O₄/EG添加量没有依赖关系。而复合储热材料的相变潜热随Co₃O₄/EG量的增加而减少,但与理论计算相差较少。Co₃O₄/EG分级多孔结构可以阻止Co₃O₄的团聚并提供高比表面积和孔体积吸附硬脂酸,多孔隙结构Co₃O₄和高热导率膨胀石墨（EG）的协同作用可以增加硬脂酸相变储热材料的热传递,缩短充放热时间,提高充放热效率。     

剥离膨胀石墨/熔融盐材料的制备及其性能研究

采用水溶液法配以超声波剥离和分散手段,使用二元硝酸熔融盐Na NO3-KNO3和膨胀石墨(EG)制备出剥离膨胀石墨/熔融盐复合相变储能材料。通过扫描电镜(SEM)、能量色散谱仪(EDX)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、导热性能、差示扫描量热(DSC)等表征和测试手段,研究添加不同质量分率的EG对复合相变储能材料热物理性能的影响。结果表明:利用超声波处理使EG得以剥离成石墨片并均匀分散在二元硝酸熔盐中,制得的复合相变储能材料微观结构均一,导热性能大大改善,其导热系数高达4.884 W/(m·K),相变潜热随EG质量分数的增大而逐渐降低,但变化不大,相变峰值温度约224℃。该制备工艺简单,制备出的复合材料在中温储热领域具有良好的应用前景。     

十水硫酸钠/膨胀蛭石薄膜复合相变材料的制备及性能分析北大核心CSCD

利用膨胀蛭石(EV)丰富的孔隙结构,采取真空吸附法和薄膜真空封装技术制备了一种十水硫酸钠/膨胀蛭石薄膜复合相变材料(简称薄膜相变材料)。用扫描电子显微技术(SEM)、X射线衍射技术(XRD)、自制温度参比相变潜热测试箱等表征测试手段,分析了薄膜相变材料的过冷和相分离等问题。结果表明,十水硫酸钠中掺入50%EV时,EV内部孔隙负载力达到饱和;在EV和硼砂共同作用下,经步冷曲线测得薄膜相变材料的过冷度为0.5℃;经薄膜真空封装后,十水硫酸钠均匀负载于EV层状结构内部,50%EV掺量的薄膜相变材料相变潜热在105 J/g以上,经300次相变循环后材料相变潜热趋于稳定,在500次相变循环后材料相变潜热保持在90 J/g以上,潜热留存率83.45%,循环性能优于常压封装下同种材料。薄膜真空封装技术获得膨胀蛭石对十水硫酸钠的良好负载效果,相变材料能够有效抑制十水硫酸钠的过冷和相分离等问题,具有较高的相变循环寿命。     

脂肪酸类二元储能材料的相变特性与配比调节北大核心CSCD

针对单一脂肪酸相变温度固定,与实际需求匹配性差的问题,提出以癸酸(CA)、月桂酸(LA)、十四酸(MA)、软脂酸(PA)和硬脂酸(SA)五种常见的脂肪酸作为相变材料,将其两两复合,利用低共融理论计算10种二元复合体系的最低共融点和理论质量配比,通过熔融共混法制备二元低共融复合体系并在其低共熔点上下3%~6%调节质量配比,借助DSC测试二元低共融复合体系的相变特性。结果表明,二元低共融体系的理论相变温度范围为21.58~53.90℃,理论相变潜热范围为157.64~191.85 J/g,与五种单一脂肪酸的热性能相比,相变温度降低了约10~15℃,相变潜热值无明显变化;制备的10种二元低共融体系的相变温度范围为19.94~56.49℃,与理论相变温度偏差为1.93%~14.72%;相变潜热为125.78~181.45 J/g,与理论相变潜热偏差为0.18%~19.86%;其中CA二元体系的理论相变温度范围为21.58~30.11℃,适用于建筑节能领域;LA二元体系的理论相变温度范围为35.87~41.15℃,适用于电子器件热管理或调温纺织品领域;MA和PA二元体系的理论相变温度范围为46.05~53.9℃,适用于大体积混凝土温控领域;在低共熔点附近调节配比发现最佳配比与理论计算的低共熔配比偏差在4%以内,验证理论计算的准确性和可行性。本研究结果可为脂肪酸类二元复合相变材料的具体使用范围提供技术参考。     

脂肪酸相变储能板性能及控温效果模拟北大核心CSCD

以膨胀珍珠岩(EP)作为载体,选取CA-MA二元脂肪酸为相变芯材,通过熔融吸附法制备CA-MA/EP定形相变材料。为缓解固-液相变过程中脂肪酸的渗漏问题,采用白乳胶对CA-MA∶EP质量比为1∶1的定形相变材料进行包覆,将该定形相变材料掺入石膏基体中制备脂肪酸相变储能板,并对其进行了热导率、热物性及比热容的测试。结果表明,渗出稳定性评价证实了白乳胶包覆有效降低了脂肪酸从载体孔隙中渗出,CA-MA/EP定形相变材料的质量损失率由8%降低至4%,进一步强化了EP对于脂肪酸芯材的定形效果,有利于提高相变储能板使用过程中的长期储能稳定性和美观性。包覆后CA-MA/EP定形相变材料的相变温度和相变潜热分别为24.64℃和58.07 J/g。相变储能板的相变温度和相变潜热分别为24.62℃和29.10 J/g,其热导率随着定形相变材料掺量的增加而逐渐降低。利用Energy Plus软件对徐州夏季气候条件下基于相变围护结构的建筑室内温度波动进行模拟,证实了相变储能板具有隔热控温效果。     

石墨/十四酸复合相变材料的热性能研究

利用超声解离的方法以膨胀石墨(EG)制得微米级片层石墨(MSGF),将MSGF添加到十四酸(MA)基体中,制备出MSGF质量分数分别为0.1%、0.5%、1.0%和2.0%的石墨/十四酸复合相变材料,采用实验的手段对该复合材料的热性能进行表征。结果表明:该复合材料的导热系数较纯MA有明显提高,随着MSGF质量分数的增加,固态体系的导热系数增加得越快,液态体系的增加则基本呈线性趋势;相变潜热随MSGF含量增加逐渐降低,但相变温度变化不大,熔化时的相变温度略高于凝固时的温度;储(放)热时间与纯MA相比明显减少。     

癸酸-棕榈酸二元复合相变材料的相变特性研究

通过熔融共混法制备一系列二元脂肪酸复合相变材料,并利用步冷曲线法确定癸酸-棕榈酸(CA-PA)二元复合相变材料的最佳质量配比为86∶14,其共晶温度为22.1℃。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、冷热加速循环实验和瞬态平面热源法(TPS)等研究CA-PA复合相变材料的结构与性能,发现CA-PA的FT-IR曲线上同时存在CA和PA的特征吸收峰,表明CA与PA是通过分子力作用在一起的。然后对CA-PA进行400次5~80℃冷热加速循环后,发现其相变温度变化不大于0.5℃,可见CA-PA热稳定性良好,且导热系数为0.151 W/(m·K)。同时,根据差示扫描量热仪(DSC)分析得到CA-PA的相变温度和相变潜热分别为21.78℃和154.7 J/g,这与通过步冷曲线得到的共晶温度十分符合,因此该CA-PA复合相变材料适用于建筑节能和热回收领域。     

多孔基无机玻璃-熔盐复合相变材料蓄热性能的实验研究

基于熔融浸渗法和黏结封装法,以多孔基作为基体材料,分别采用无机玻璃粉与熔盐作为相变材料开展实验,探究储热样本的最佳制备工艺流程。考察了复合相变蓄热体的显微结构及物相组成特征,分析了复合相变蓄热材料的质量损失率,并对蓄热体进行蓄热性能分析及高温抗压强度测试。实验结果表明,采用黏结封装法,以氯化钠作为相变材料,加盖圆柱形三角孔蜂窝陶瓷基体作为载体,设定6.5℃/min的升温速率,烧结温度至800℃,保温30 min,可制备蓄热性能较为优异的复合相变蓄热材料。复合相变蓄热材料的蓄热密度为445.5 kJ/kg,该蓄热体在800℃条件下高温抗压强度达到75.9 MPa,具有良好的蓄热性能和力学性能。     

Encapsulation of PCM in ceramic thermal energy storage materials

以红柱石为主要原料,采用原位生成堇青石技术制备高温性能优良的红柱石蜂窝陶瓷储热材料.再利用特制的封装剂将相变材料(PCM)封装在部分蜂窝陶瓷孔中,制备储热密度大的显热-潜热高温复合储热材料.采用SEM,EPMA,TG-DTA等测试方法对封装剂与陶瓷基体的结合性,PCM与陶瓷基体的适应性及复合储热材料的储热密度进行研究.结果表明红柱石蜂窝陶瓷能安全地封装PCM,封装质量分数为20%的K₂SO₄后的储热密度为987.70 kJ/kg(0~1080 ℃),封装质量分数为16%的NaCl复合储热密度为796.40 kJ/kg(0~810 ℃).制备的复合储热材料具有较高的储热密度,能实现高温储热.     

硝酸盐/膨胀石墨储热材料的制备及热性能研究

为了得到膨胀石墨(EG)含量对NaNO₃-KNO₃/EG复合储热材料导热系数的影响,通过水溶液法,采用NaNO₃-KNO₃共晶盐作为储热材料,不同质量分数的EG作为基体材料,制备出NaNO₃-KNO₃/EG复合储热材料。分别用同步热分析仪(STA)和激光闪射仪(LFA)测量了材料的潜热和导热系数。结果表明,NaNO₃-KNO₃/EG复合材料的潜热随EG含量的增加而减小,导热系数相较于纯硝酸盐均有明显提升。添加20%的EG时,复合材料的平均导热系数可以达到3.95 W/(m·K),约为纯硝酸盐的7.4倍。将EG加入到二元硝酸盐中制备成复合储热材料是提高其传热性能的一种有前景的候选材料。     

污泥掺混木屑水解残渣为载体的复合相变材料循环热性能研究

以污泥水热解残渣资源化为目标,采用真空吸附法将污泥/木屑水热解的残渣吸附三水乙酸钠制备了复合相变储热材料。对水热解残渣进行了BET和粒径分析的表征,通过同步热分析仪、XRD及水浴中熔化-凝固多循环对复合储热材料的储热能力、相变温度、热循环稳定性等性能参数进行分析。实验结果表明,制备的复合相变储热材料无需添加增稠剂或悬浮剂等助剂,借助污泥残渣本身特有的均匀粒径和细微粒度特性以及木屑挥发分析出对残渣的造孔重整,作为载体可有效改善常规水合物储热材料的相变过冷度和相分离问题。封装尺度对储热材料的相变潜热和稳定性影响较小,100次循环后的潜热实际值与理论计算值(219.8 kJ/kg)相差仅为-0.5%～0.4%,化学组分也未有变化,可见该复合储热材料既具有优良的热稳定性也具有可靠的化学稳定性。     

Phase change materials for building insulation applications

相变材料作为建筑领域重要的保温材料,具有很大的发展潜力.主要综述了相变材料的分类,制备过程,相变保温建筑材料的研究进展,主要应用技术及存在的问题等.相变材料主要包括有机相变材料,无机相变材料和复合相变材料3类.利用物理吸附,微胶囊或高分子包覆封装技术将相变材料封装定形,然后通过一定的复合工艺可将其制成不同的相变保温建筑制品应用于建筑领域,如相变石膏板,相变混凝土,相变砂浆等,并分析了相变材料作为建筑材料的不足.     

棕榈酸-十六醇/膨胀珍珠岩复合相变材料的性能研究

以棕榈酸-十六醇低共熔物为相变材料,膨胀珍珠岩为基体,采用真空浸渗的方法,制备出棕榈酸-十六醇/膨胀珍珠岩复合相变储热材料。采用ESEM、FTIR、DSC、熔化凝固过程分析对该复合材料进行了结构和性能研究。结果表明:棕榈酸-十六醇被有效地包封在膨胀珍珠岩内,与膨胀珍珠岩基体的化学相容性良好;该复合材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性,并且通过在复合材料中添加10%(质量分数)石墨,改善了材料的导热性能。     

高温相变蓄热的研究进展

从如下两个方面总结了高温相变蓄热的研究现状：①在高温相变材料(PCM)方面，重点介绍了高温相变材料的一些重要性能及其测量，高温相变材料的封装，高温复合相变材料及高温相变材料的应用；②在传热分析方面，主要介绍了相变过程的数值模拟和相变蓄热系统(LTES)的热力学优化。     

硬脂酸/碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合相变胶囊的制备与热性能研究

首先使用浸渍法制备硬脂酸/碳纳米管(SA/α-CNTs)复合相变材料,然后采用原位聚合法以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材,以制得的SA/α-CNTs为芯材,制备硬脂酸/碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯(SA/α-CNTs/PMMA)复合相变胶囊。通过SEM、TEM、FT-IR表征材料的微观结构与组成,通过DSC、TGA、步冷曲线分析材料的相变温度、相变焓、热稳定性能和导热性能。实验结果表明与纯硬脂酸相比,SA/α-CNT提高到207.95 J/g SA,相变时间由1000 s缩短到520 s,硬脂酸在SA/α-CNTs/PMMA相变微胶囊的完全热分解温度从280℃提升到310℃,说明PMMA的包覆和碳纳米管的复合可提升材料的热稳定性。     

N掺杂多孔碳海绵定形芒硝基复合相变材料的制备及其热性能北大核心CSCD

芒硝相变储能材料作为一种潜热值高、来源广泛的无机水合盐,因存在相分层、过冷度等问题,限制了其在储能领域的广泛应用。本工作以N掺杂多孔碳为载体,将芒硝相变储能材料与N掺杂多孔碳复合,解决芒硝相变储能材料在实际应用中存在的问题。基于水热反应在聚氨酯泡沫上负载N原子,随后通过高温碳化得到N掺杂的多孔碳海绵(NPCS-M),并将其作为Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O共晶盐的载体,最终制备出N掺杂多孔碳海绵封装的芒硝基复合相变材料(NPCM)。结果表明:N掺杂多孔碳海绵为蜂窝状结构,N含量为4.3%,比表面积为42.52 m^(2)/g,该材料对共晶盐的吸附量达到了自重的120倍。同时研究了该材料在5~60℃温度范围内循环1000次、3000次和5000次后的固液相变性能,经5000次循环后,该复合相变材料的潜热仍在130 J/g以上,且有降低共晶盐多次循环后过冷度的作用。该N掺杂多孔碳海绵复合相变材料在储能领域具有广阔的应用前景。