Preparation and thermal property of a tetradecane-octanoic acid eutectic phase change material

采用低共熔法研制了一种相变温度在0~3℃的二元有机相变蓄冷材料,该材料由十四烷和正辛酸按一定比例混合组成。首先通过理论计算预测二元最低共熔混合物的比例,确定其理论最低共熔点温度以及潜热值,然后围绕共晶点配制了5种不同比例的混合物。通过差示热量扫描仪、步冷曲线、Hot disk热常数分析仪测量其热物性,并利用高低温交变箱进行循环稳定性实验。当十四烷和正辛酸的摩尔质量比为51：49时,有最低共熔点温度为1.0℃,相变潜热为191.8 J/g,热导率为0.379 W/（m·K）。对其进行100次充放冷实验,循环后相变温度为0.9℃,相变潜热为191.5 J/g,相变蓄冷时间缩短了24.3%,热稳定性良好。实验结果表明,十四烷-正辛酸有机复合相变材料在低温储能中有可观的应用价值。     

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。     

Preparation and thermal stability of ternary sulfate molten salt

以硫酸钠、硫酸钾和硫酸镁为原料,采用在硫酸钠-硫酸钾二元共晶盐中加入硫酸镁的方法制备三元硫酸熔盐。应用TG-DSC联用分析仪、热常数分析仪、X射线衍射仪以及热循环法对复合熔盐的熔点、相变潜热、热导率、比热容、分解点以及热稳定性进行表征。结果表明：所制备的三元硫酸熔盐熔点分布在667.5～669.7 ℃之间,较二元熔盐熔点降低了160 ℃左右,硫酸镁含量为30%（质量分数）的三元硫酸熔盐相变潜热值最大为94.3 J/g,比热容最大为1.13 J/(g·K)（720℃≤T≤800℃）,导热系数为0.41 W/(m·K),分解温度为1070 ℃,经50次热循环后,相变潜热值降低约4.34%,熔点和物相保持基本恒定,具有良好的热稳定性。该研究为硫酸盐作为高温传热蓄热介质提供了依据。     

月桂酸-肉豆蔻酸/膨胀石墨封装复合相变储能材料的制备及表征

以月桂酸-肉豆蔻酸(LA-MA)低共熔酸为芯材,膨胀石墨(EG)为担载材料,利用熔融吸附法制备LA-MA/EG复合相变材料。采用有机无机复合硅溶胶对其包封定形,得到LA-MA/EG封装复合相变材料用来改善相变过程中液态脂肪酸的渗漏问题,并通过SEM、FT-IR和DSC对该封装复合相变材料的结构和性能进行表征。结果表明:LA-MA/EG封装复合相变材料的潜热和相变温度为119.5 J/g和31.2℃;封装材料并未引起新生成物的出现,且可明显抑制脂肪酸的渗漏现象;加速热循环后的封装复合相变材料仍可保持良好的储能性质。     

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。     

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。     

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料制备

选择KNO3/NaNO3二元体系按照质量比4∶6制备共晶盐,对共晶盐进行了熔点及熔化潜热的测量;将石墨泡沫这一新型材料作为强化基体,共晶盐作为相变材料（PCM）,采用熔融浸渗法制备了适用于太阳能热发电系统储能装置的石墨泡沫/共晶盐复合相变材料。采用扫描电镜对复合相变材料表面的微观结构进行了表征,并对其熔点、潜热、等效导热系数等热物性参数进行了测试。结果表明：共晶盐与石墨泡沫复合效果比较理想;复合前后共晶盐的熔点和潜热几乎没有发生变化;复合相变材料的等效导热系数得到了显著提升,石墨泡沫对相变材料起到了导热强化作用,满足高温蓄热的要求。     

辛酸/月桂酸作为相变蓄冷材料的热性能研究

利用差示扫描量热法和低温显微技术研究辛酸、月桂酸及其二元系统的热性能,建立辛酸/月桂酸二元系统相图。实验结果表明:辛酸/月桂酸二元系统的相图较复杂,辛酸质量分数较低时发生转熔,转熔温度约为14℃,转熔点相应的辛酸质量分数为60%;辛酸质量分数较高时发生共晶,共晶熔融温度为7.44℃,相变潜热为136.43J/g,共晶点相应的辛酸质量分数为80%,该共晶熔融温度适合于空调蓄冷。辛酸/月桂酸共晶混合物经过60次、120次冻熔循环后,其共晶熔融温度、熔融热、比热未发生明显变化,具有较好的热稳定性,可用作相变蓄冷材料。     

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。     

月桂酸-十四醇二元复合相变材料的相变特性

为了获得适合在建筑领域应用的相变材料和相变温度,以月桂酸(LA)和十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备一系列二元酸-醇相变材料。采用步冷曲线法测定不同组分二元相变材料的结晶温度,通过绘制的相图确定二元体系低共晶点,LA-TD二元体系在23.1℃达到共晶点;采用红外光谱(FTIR)表征复合相变材料的结构,表明复合相变材料中LA与TD通过分子间作用力结合在一起;采用DSC差示扫描量热法测量LA-TD混合物的相变温度及相变潜热,低共晶物的相变起始温度为24.46℃,相变潜热达到150.45 J/g,经300次0~60℃冷热循环后热稳定性良好。     

三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的制备及热物性研究

为提高硝酸盐相变材料导热性能和研究三元硝酸盐的共晶特性,采用饱和溶液法配制了不同质量配比的KNO_3、LiNO_3和Ca(NO_3)_2·4H_2O样品,测试了其熔点和相变潜热,并采用直接浸泡法制备了KNO_3-LiNO_3-Ca(NO_3)_2/陶瓷基相变材料,测试其相变温度、相变潜热及导热系数等热物性参数。实验筛选出相变温度较高,潜热较大的三元硝酸盐KNO_3-LiNO_3-Ca(NO_3)_2·4H_2O为60∶30∶10配比,其相变温度为116.8℃,相变潜热为46.7 J/g。实验结果表明:所测三元硝酸盐/陶瓷基相变材料和三元硝酸盐的相变温度基本一致,单位相变潜热是三元硝酸盐试样的35.43%;三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的导热系数在常温下相较三元硝酸盐提高了9.27倍,且随温度的升高呈下降趋势;三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的分解温度为620℃,较纯三元硝酸盐提高了20℃,增强了其高温稳定性。     

用于墙体中的固-固相变材料储热性能的研究

使用固一固相变材料作为墙体中的储能材料不会发生渗漏．能增加墙体的蓄热能力，减小室内温度波动，减少建筑能耗。通过实验研究了多元醇类相变材料组成的二元体系在不同组成下的储热性能，从材料的相变温度和相变潜热分析其应用于墙体中的可行性。研究结果表明：在一定的组成下，多元醇二元体系可达到墙体储能要求的相变温度，且相变潜热较大，是理想的墙体相变储能材料。     

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。     

海上物流中相变储能材料的制备与热物性能分析

相变储能材料具有较强的热存储与释放能力,在海上物流运输中,扮演着极为重要的角色。为保障海上物流项目的顺利开展,针对相变储能材料的制备与热物性能展开研究。从潜热存储、热化学储能、显热存储三种不同的储能形式着手,分析相变储能材料的具体制备方法,并在此基础上,细化研究相变储能材料的热物性能,并对其在海上物流中的应用进行探讨。     

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。     

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。     

硬脂酸正丁酯/聚苯乙烯定形相变材料实验

采用真空吸附法制备了硬脂酸正丁酯/聚苯乙烯定形相变材料,利用差示扫描量热仪研究了定形相变材料的热性能,真空吸附的定形相变材料的熔解温度为16.8℃,凝固温度为20.6℃,潜热值分别为72.3J/g和72.9J/g;1000次循环的DSC测试表明定形相变材料具有良好的稳定性;红外光谱扫描结果说明两种材料的融合没有结构的变化。结果表明,真空吸附的硬脂酸正丁酯/聚苯乙烯定形相变储热材料的相变温度合适、相变潜热大、热稳定性好,适合用作温室低温相变储热材料。     

癸酸-石蜡二元低共熔复合相变材料的制备及性能研究

为充分利用冬季太阳辐射热,将传统建筑材料与相变材料结合形成新型绿色建筑材料,可充分发挥其储能控温特性,并缩短热量被吸收进室内的时间,降低冬季采暖能耗,实现建筑节能。利用熔融共混法制备了质量配比为0.81∶0.19、共晶温度为27.4℃的癸酸-石蜡(CA-PC)低共熔复合相变材料。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对该二元低共熔物的化学结构进行分析,发现CA与PC是通过物理作用结合的,无新物质产生;并且通过500次加速冷热循环实验,证实了CA-PC复合相变材料具有良好的热循环稳定性。此外,由差示扫描量热仪(DSC)分析得到CA-PC的相变温度为27.0℃,相变潜热为153.7 J/g,这一结果与步冷曲线所得的共晶温度相吻合,进一步表明了该复合相变材料在用于制备新型建筑储能材料领域极具发展潜力。     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

硬脂酸-十八醇二元复合相变材料性能研究

以硬脂酸(S18)和十八醇(C18)为原料,通过熔融共混法制备二元复合相变材料(PCMs)。复合后的相变材料克服十八醇二次相变的缺点,获得合适的相变温度。采用步冷曲线法测定不同配比下二元相变材料的结晶温度,共晶混合物的相变温度为51.6℃。T-History法和差示扫描量热仪(DSC)测试结果表明,复合相变材料的相变热约为210 J/g。利用红外光谱(FT-IR)表征复配后材料结构,表明硬脂酸和十八醇是通过分子力结合。35～90℃冷热循环(800次)测试表明,复合材料未出现分层现象,相变热几乎无变化,相变温度变化区间不高于0.6℃,且400次热循环后相变温度不再变化,热稳定性能良好。