相变材料导热性能强化的研究进展

相变储能复合材料对于缓解能源紧张状况,保护环境和提供舒适健康的生活环境具有积极的意义,在太阳能热发电、工业热利用及余热回收方面有显著优势。但是相变材料本身存在导热性能不高,容易腐蚀容器等问题,所以本文主要综述了相变材料导热性能强化的研究进展。首先介绍相变储能材料的现状以及存在的问题,然后讨论了以金属、陶瓷和碳质纳米材料作为导热强化材料在相变储能复合材料中的研究现状和成果,最后展望了经导热强化后的相变储能复合材料的前景。     

Modeling the Thermal Conductivity of Pure and Mixed Heavy n-Alkanes Suitable for the Design of Phase Change Materials

Recent interest in the use of paraffin waxes is related to energy management provided by phase change materials (PCMs) where a tunable melting temperature range is used to store or release latent heat by means of the solid–liquid phase change. Thermal conductivity is an essential property for the correct design of these new materials, with applications as different as household heating and insulation, clothes for athletes and campers, or solar energy storage. As the interest in most of these heavier n-alkanes was small until recently, the available data are particularly limited. The purpose of this work was to develop a simple and accurate model to estimate the liquid thermal conductivity of heavy n-alkanes suitable for the design of efficient PCMs. Corresponding states theory was selected, based on previous improvements for equilibrium and transport properties of pure and mixed heavy n-alkanes, using a second-order perturbation model on the Pitzer acentric factor. Results for the n-alkane series show that this new model is able to predict thermal conductivities in a broad temperature and pressure range with a deviation of 3%, whereas common deviations using a linear perturbation model are close to 16%. Results for one ternary and five binary mixtures indicate that the extension to mixtures is straightforward with the best results obtained using a mixing rule previously proposed for viscosity.     

金属相变储能与技术的研究与发展

相变储能是有效的储热方式.其中,金属相变储热因吸放热过程中,储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变后长期性能稳定,过程易控制,因而在高温储热方面具有广泛的用途.从金属相变储热材料、传热分析、金属相变材料与容器材料的相容性和应用4个方面,回顾了金属固液相变储热的发展.     

微胶囊相变材料的储能特性分析

以硬脂酸丁酯为囊芯,密胺树脂(MF)和聚酯树脂(PET)为囊壁,合成了两种具有相变储热功能的胶囊.采用扫描电子显微镜(SEM)观察胶囊的形貌,差示扫描量热仪(DSC)研究胶囊的储热性能,发现MF/硬脂酸丁酯微胶囊表面粗糙,储能效果明显,稳定性好.利用MF/硬脂酸丁酯微胶囊制备了具有相变储能功能的建筑材料,微胶囊在水泥和...     

有机相变储热材料的研究进展

概括和评述了有机相变储热材料和有机复合相变储热材料应用于热能储存的研究进展,讨论了各类材料的优缺点。指出,有机复合相变储热材料是今后有机相变材料重点发展的方向,提高传热能力、建立适当的储热模型、加强使用性能及相变材料和载体之间相互作用等的研究是有机复合储热材料今后应重点解决的问题。     

相变材料热物性测试方法

相变材料是一种新型储能材料，其热学性质是决定相变材料应用领域和应用效果的关键因素。目前其测试方法还没有相关国家和国际标准。比较通用的方法是差示扫描量热法（DSC）和调制式扫描量热法（MDSC）。其他较有影响力的方法有参比温度曲线法和蓄冷材料测试方法。详细分析了各方法的测试原理和优缺点，并结合自己的实验对DSC测试中的各种影响因素作了详细分析，最后为相变材料测试方法的标准化提出了几点建议。     

具有低热导率的Skutterudite类新型热电材料

结合声子散射机制介绍了近来报道的几种降低skutterudite类热电材料热导率的途径,为研究和发展skutterudite类热电材料提供一些思路和方法。     

铝基合金相变储热材料的研究现状与发展趋势

铝基合金相变储热材料具有导热系数大、热稳定较好、相变体积变化小、储热密度较大等优点,在高温储热应用方面具有很大优势.总结了铝基合金相变储热材料在储热性能、储热基础理论、容器相容性、铁基容器腐蚀机理和防护措施等方面的研究现状和发展趋势,指出了其中存在的一些不足,展望了今后的研究和发展方向.     

聚乙二醇/不饱和聚酯树脂复合相变储热材料的性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,不饱和聚酯树脂(UPR)为定形载体,采用熔融共混法制备PEG/UPR定形相变材料(PEG/UPR SS-PCMs)。运用差示扫描量热分析、热重分析、X射线衍射、红外光谱手段分别对SS-PCMs的热性能、热稳定性、化学结构、SS-PCMs中各个组分之间的物理化学作用、结晶性能等进行表征。结果表明,SS-PCMs中PEG的端羟基与UPR或其固化物中的C=C双键、端羟基或端羧基分别发生加成反应及分子间脱水反应,生成醚或酯,两者之间的化学作用力较强,束缚着PEG的自由运动,呈现出不同于自由态下的固-固相变行为,故不同PEG掺量的SS-PCMs的相变温度(60℃左右)均较纯PEG的高,相变焓(80.1~133.7 J/g)较理论相变焓低9.1%~17.4%;PEG中间链节为能够自由运动的醚基,且端羟基比例小,故SS-PCMs中PEG链段大部分能够结晶且发挥相变行为,结晶性能稳定;SS-PCMs在温度低于382.6℃时,无热降解现象,热稳定性好。     

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。     

制冷系统热回收装置相变材料的分析研究

分析了相变材料特性,并找出了适用子制冷系统热回收装置的相变材料,通过对热物性和工作性能的研究,选取Fecl3·6H2O为本装置的相交蓄能材料,同时建立蓄热体的物理模型及模拟简化模型,在自然对流的影响下,模拟相变材料的蓄、放热特性,找出固——液界面、温度场、速度场、液相比例、传热系数、热流密度、监测点的温度等随时间的变化规律,为制冷系统热回收装置的设计提供了理论依据。     

制冷系统热回收装置相变材料的分析研究

分析了相变材料特性,并找出了适用于制冷系统热回收装置的相变材料,通过对热物性和工作性能的研究,选取Fecl3·6H2O为本装置的相变蓄能材料,同时建立蓄热体的物理模型及模拟简化模型,在自然对流的影响下,模拟相变材料的蓄、放热特性,找出固——液界面、温度场、速度场、液相比例、传热系数、热流密度、监测点的温度等随时间的变化规律,为制冷系统热回收装置的设计提供了理论依据。     

一种新型复合相变材料导热性能的实验研究

针对相变材料在实际应用过程中交替存在升温液化和降温固化的复杂传热过程,采用JW-Ⅲ建筑材料热流计式导热仪,分别对升温和降温过程中处于固态、混合态、液态的新型复合相变材料导热性能进行了测试和分析。研究结果表明,复合相变材料在加热和冷却过程中的导热系数随温度的变化存在明显的规律性差异,导热系数在混合态时差值达到20%;升温过程中,复合相变材料在混合态和液态时的导热系数值相差不大,但与固态时相比有明显减小;降温过程中,在液-固相变的过程中导热系数随温度减小而增大,有利于加速相变材料的固化。     

基于矿物特性的太阳能储热材料研究进展

相变材料因其优越潜热被广泛应用于太阳能光热技术中,绝大多数有机相变材料的导热系数非常低,大多介于0.1～0.4 W·m-1·K-1之间。此外,相变材料流动性大,因此需采用导热性能好、具有稳定结构的基体支撑有机相变材料,改善其应用性能。一些天然矿物具有适当的比热与导热系数、多孔道的微结构以及天然的热稳定性与化学兼容性等矿物特性,被用于支撑相变材料制备太阳能储热材料。探讨了矿物的结构特性与性能优势,总结了石墨、珍珠岩、蛭石、硅藻土、埃洛石以及石膏等矿物基太阳能储热材料的制备研究。在此基础上介绍了矿物基太阳能储热材料在太阳能建筑节能、太阳能热水器、太阳能热发电等太阳能光热领域中的应用,并展望了矿物基太阳能储热材料的发展趋势和应用前景。     

纳米氧化钇稳定氧化锆/钛酸锶复合热电材料的热导率研究

通过添加纳米尺度的低热导率添加剂YSZ,形成钛酸锶复合热电材料,研究发现,虽然电子热导率有明显提高,但声子热导率降低得更加明显,进而导致总热导率显著下降。声子热导率的降低主要是因为纳米YSZ在钛酸锶体材料中弥散分布,声子在纳米YSZ与钛酸锶界面处被大量散射,导致声子平均自由程明显降低,进而导致声子热导率明显降低。     

含有结构水的多孔材料导热系数研究及预测

本文介绍了预测多孔材料导热系数的主要计算方程,通过岩棉保温材料和微孔硅酸钙保温材料导热系数的预测,指出这些方法在预测含有结构水的微孔硅酸钙保温材料导热系数时,与实测值会有较大的偏差,进而利用岩棉和微孔硅酸钙保温材料热重(TG)和差热(DTA)曲线,研究了材料结构水对其导热系数的影响,提出了预测含有结构水的多孔材料导热系数的修正方法,其结果与实测值相当吻合。     

定形相变储能建筑材料的制备与热性能研究

采用真空浸渗的方法,将棕榈酸和十六醇的低共熔物(PA-HD)与膨胀珍珠岩(EP)结合,制备一种新型定形相变材料(PA-HD/EP).环境扫描电子显微镜测试显示相变材料PA-HD进入到珍珠岩的孔道结构中.棕榈酸和十六醇的低共熔物在膨胀珍珠岩的最佳浸渗量为58.0%(质量分数,下同),在此浸渗量下,即使是没有进行包覆,PA-HD也不会在发生相变时从EP中渗漏.差示扫描量热仪测试获得PA-HD/EP的熔点为41.49℃,相变焓值为122.9J/g.通过在PA-HD/EP中添加10%石墨,改善材料的导热性能.该复合相变材料可以很好地与普通建筑材料进行结合,进一步制备成具有温度调节功能的建筑材料.     

一种新型低温复合相变蓄热材料的制备研究

本文以氨水为催化剂,乙酰胺作相变材料,采用溶胶-凝胶法制备出有机-无机复合相变蓄热材料.通过改变醇盐-醇-水体系配比及相变材料的加入量来控制蓄热能力和相变温度.运用红外光谱仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪及扫描电镜对复合材料进行分析.分析结果表明：乙酰胺含量为21.5%的复合材料相变温度仅23.2℃,而蓄热能力可达116.7J/g,是纯乙酰胺的2.16倍.     

空调蓄冷相变材料的最新研究

相变材料是一种新型的蓄冷材料,5～10℃的相变材料在空调蓄冷系统中的应用越来越受到重视,已成为国际研究的热点。叙述了用于空调蓄冷的相变材料的选择原则和有机、无机相变材料的优缺点,概括和评述了近年来相变蓄冷材料在开发新型材料、提高导热系数和降低过冷度等方面的研究进展,并展望了空调蓄冷相变材料的研究趋势。     

形貌对石蜡/石墨烯气凝胶定形相变材料性能的影响

采用原位自组装法,通过控制不同反应温度制备不同形貌的石墨烯气凝胶(GA);采用真空浸渍法制备具有较高导热、储能能力及较低渗漏率的石蜡/GA定形相变材料。对其进行扫描电镜、差示扫描量热、热导率、渗漏率表征和性能测试,并探讨GA的载入以及GA的形貌对定形相变材料性能的影响。结果表明,定形相变材料中GA不仅能够大大提高石蜡/GA定形相变材料的热导率,而且还能降低其渗漏率,而且随着GA形貌越规整,其渗漏率越低。GA的存在,在一定程度上使得定形相变材料拥有较高相变焓值。