PEG/HDPE/CNT定形相变材料在沥青混凝土中的传热特性分析

通过熔融共混法,制备以聚乙二醇(PEG)为相变工作物质、高密度聚乙烯(HDPE)为定形载体及碳纳米管(CNT)为导热填料的新型定形相变材料-PEG/HDPE/CNT (fs-PCMs),并采取渗漏试验、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对其定形效果、储热特性、热稳定性及微观形貌进行测试与表征;再将其作为调温材料掺加至AC-13沥青混合料中,制备出具有储热调温作用的相变储热沥青混合料,并采用ANSYS软件对其在经受热源辐射时的传热行为进行数值模拟。结果表明,HDPE具有大量的网络结构,能够起到熔融过程中定形液态PEG的作用; PEG/HDPE/CNT fsPCMs的相变储热特性良好、热稳定性较高,能够作为相变储热材料掺入至沥青混凝土中; PEG/HDPE/CNT fs-PCMs的掺量越多,则沥青混凝土的储热性能越优,混凝土内部的传热形式也主要以自然对流为主,这更加有利于改善沥青混凝土在夏季高温气候下的温度场。     

硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料的制备及其在储热建筑材料中的应用

提出了先将有机相变材料硬脂酸丁酯与膨润土进行复合制备硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料,再将其掺入到普通硅酸盐水泥中制备储热复合水泥板的方案.以无水乙醇为溶剂,采用液相插层法制备出了硬脂酸丁酯/膨润土复合材料.X射线衍射和DSC测试结果表明硬脂酸丁酯嵌入到了有机改性膨润土的纳米层间.制得的硬脂酸丁酯/膨润土复合储热材料的相变潜热与基于复合材料中有机相变物质量百分率的计算值相当.硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料具有很好的性能稳定性,与普通硅酸盐水泥之间具有良好相容性,制得的储热复合水泥板的抗压强度合格,而且其导热性能明显优于由纯硬脂酸丁酯制得的储热水泥板.     

硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料制备及性能研究

采用“溶胶-凝胶”工艺制备出具有不同硬脂酸质量分数的硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料,运用SEM、XRD和DSC等手段对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征和测试。复合相变储热材料是硬脂酸嵌入到二氧化硅三维纳米网孔中形成的,其相变温度和相变潜热均随硬脂酸质量分数的增加而增大,且相变温度低于纯硬脂酸,相变潜热与对应质量分数下的硬脂酸相当。实验结果表明,硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料具有储热密度大、性能稳定以及导热系数较高等优点。     

聚乙二醇/石墨烯纳米片复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为相变工作物质,以具有优异导热性能的石墨烯纳米片(GNPs)作为导热填料,通过熔融共混法制备出一系列不同GNPs含量的PEG/GNPs复合相变材料。采用激光导热仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试PEG/GNPs复合相变材料的导热性能、热物性、微观形貌、结晶性能及化学组成。结果表明,GNPs均匀分散于PEG基体中,形成能够加快热量传递的导热通路,复合材料体系的导热系数得以显著提高,而相变焓仅仅略微下降,当GNPs含量为2%时,复合材料体系的导热系数是PEG的249.7%,而相变焓损失率却仅为3.9%;PEG与GNPs二者间仅是物理吸附,并未发生化学反应,复合材料体系的结晶性能良好;PEG与GNPs复合相变材料的热响应速度更快,能源利用率因而更高。     

添加碳素复(混)合相变储热材料的研究及应用进展

相变储热材料因具有储热密度大、相变温度变化小且过程易控制等优点而在许多领域具有重要应用。但传统的相变储热材料存在导热系数低及固-液相变过程中液态泄漏问题,阻碍了其实际应用。碳材料如石墨、碳纤维、碳泡沫和膨胀石墨,他们都具有高导热系数、低密度和良好的化学稳定性。将碳材料添加到相变储热材料中或与相变储热材料进行复合,从而构成碳素复(混)合相变储热材料,储热材料的导热系数及其性能可明显提高。本文综述了碳素复(混)合相变储热材料的研究进展。利用膨胀石墨的多孔特性吸附有机物制备膨胀石墨基复合相变储热材料,其储热密度大、导热系数高、性能稳定、成本低且在固-液相变过程中没有液态的流动性问题,是未来研究和应用最重要的碳素复合相变储热材料。     

CNTs掺杂对EG/PEG定形相变材料性能的影响研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,导热性与吸附性良好的膨胀石墨(EG)和碳纳米管(CNTs)为支撑材料,制备出CNTs/EG/PEG定形相变材料。分别采用恒温烘箱、差示扫描量热仪(DSC)、导热系数测定仪对CNTs/EG/PEG定形相变材料的定形特性、储热性能以及导热性能进行研究表征。实验结果表明,PEG含量越多的该定形相变材料的界面更加的均匀;随着EG和CNTs的含量增加,CNTs/EG/PEG复合材料的定形效果越来越好,熔融焓与结晶焓逐渐降低,导热系数逐渐增加。     

同轴静电纺多级微纳米纤维膜的制备及其相变调温性能

为开发适宜人体温度的相变调温纺织品,采用同轴静电纺丝的方法将聚乙二醇(PEG)作为芯层封装在氮化硼(BN)增强的聚丙烯腈(PAN)壳层中,制备出氮化硼/聚丙烯腈/聚乙二醇(BN/PAN/PEG)复合相变纤维。研究了相变材料配比及BN浓度对纺丝膜形貌、热性能的影响,并对纤维膜进行热成像分析、热重分析表。结果表明:PEG1500与PEG1000-2在量比为6∶1时,复合相变材料的相变温度为36.4 ℃,满足人体温度舒适度要求;BN的质量分数为9%时,复合相变材料的热导响应性和储热效果最好。     

PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）改性的二氧化硅(SiO2)为支撑材料,以氧化壁碳纳米管(O-CNTs)为导热增强材料,采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料。通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征。当PEG含量为82.0%时,复合相变材料仍然具有良好定型效果,熔化焓和结晶焓达到134.2 J/g、126.6 J/g,而且材料具有很好的储热稳定性,300次热循环后,其储热焓值仅下降3.3%。相比于纯PEG,添加了0.6%的O-CNTs的复合相变材料的导热增强率为28.1%, 达到0.41W/(m?K)。红外热成像结果表明,复合相变材料的储能效率明显提高。     

PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)改性的二氧化硅(SiO2)为支撑材料,以氧化碳纳米管(O-CNTs)为导热增强材料,采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料.通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征.当PEG质量...     

聚乙二醇/石墨烯纳米片复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为相变工作物质,以具有优异导热性能的石墨烯纳米片(GNPs)作为导热填料,通过熔融共混法制备出一系列不同GNPs含量的PEG/GNPs复合相变材料。采用激光导热仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试PEG/GNPs复合相变材料的导热性能、热物性、微观形貌、结晶性能及化学组成。结果表明,GNPs均匀分散于PEG基体中,形成能够加快热量传递的导热通路,复合材料体系的导热系数得以显著提高,而相变焓仅仅略微下降,当GNPs含量为2%时,复合材料体系的导热系数是PEG的249.7%,而相变焓损失率却仅为3.9%;PEG与GNPs二者间仅是物理吸附,并未发生化学反应,复合材料体系的结晶性能良好;PEG与GNPs复合相变材料的热响应速度更快,能源利用率因而更高。     

六水硝酸镁相变储热复合材料改性制备及储/放热性能研究

水合盐相变材料因具有较高的相变焓和较低的成本在中低温储热领域有着广泛的应用前景,但其在储放热过程中通常存在过冷度大和热循环稳定性差的问题。以六水硝酸镁为主要研究对象开展相变储热复合材料的改性制备及相变储热装置的研制,采用熔融共混法制备了以二水硫酸钙为成核剂的六水硝酸镁相变储热复合材料,利用差示扫描量热仪及步冷曲线法测试了相变储热复合材料的热物性和循环热稳定性。在此基础上设计并构建了储热量为152 kWh的相变储热装置和相变储热系统,并对其储/放热性能进行了测试。结果表明：添加了2%（质量）二水硫酸钙的相变储热复合材料具有较好的循环热稳定性,且在经过50次熔化-凝固循环后其过冷度一直保持在0.5℃内,相变温度保持在87℃左右,相变焓保持在150 kJ/kg以上;相变储热装置可实现高达27 kW的平均储热功率,在保证放热过程中出水温度不低于56℃的情况下,可实现8 kW的平均放热功率和92.3%的储-放热效率,可满足建筑采暖及日常生活热水需求。     

新型相变蓄热材料的热物性测试

为了寻找新型相变蓄热材料,对不同配比下NaCl/KCl/MgCl2三元体系的熔点进行了测量,提出了一种新型三元相变蓄热材料质量分数之比为20%NaCl/20%KCl/60%MgCl2;搭建了准稳态法测试试验台,并利用试验台对新型三元相变蓄热材料的主要热物性参数,包括比热、导热系数和熔解热进行了测试。测定温度范围61.21—573.65℃;利用多项式函数对导热系数和比热试验数据进行了拟合,拟合平均相对偏差小于1.5%。试验结果表明,新型相变蓄热材料潜热大、蓄热密度高、且具有较高的导热系数,具有广阔的工程应用前景。     

Experimental Investigation on the Characteristics of Polyethylene Glycol/Cement Composites as Thermal Energy Storage Materials

The polyethylene glycol/cement composites as thermal energy storage materials were prepared by blending polyethylene glycol and cement. In composite materials, polyethylene glycol (PEG) is used as the phase change material for thermal energy storage and cement acts as the supporting material. A Fourier transformation infrared spectroscope (FT‐IR), x‐ray diffractometer (XRD), and scanning electronic microscope (SEM) were used to determine the chemical structure, the crystalloid phase, and microstructure of the polyethylene glycol/cement composites, respectively. The thermal properties and thermal stability were investigated by a differential scanning calorimeter (DSC) and a thermogravimetry analyzer (TGA). The SEM results showed that the polyethylene glycol was well dispersed in the porous network of the cement.     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

A novel shape-stabilized PEG/novolac resin by sol–gel polymerization

In this study, a novel polyethylene glycol (PEG)/novolac shape-stabilized, composite, phase-change material was prepared with various mass fractions of PEG via sol–gel polymerization. The influences of PEG content on morphology, crystallinity, phase-change enthalpy efficiency and shift of melt temperature of the phase-change materials (super cooling effect) were investigated. Fourier transform infrared spectroscopy indicated no chemical reaction during the composite preparation and showed O–H bonding intensity increased with increase of novolac content. Field emission scanning electron microscopy images of the shape-stabilized phase-change material showed trapping of PEG chains into colloidal structure of novolac even at mass fraction of novolac as low as 10 wt%. Differential scanning calorimetry and X-ray diffraction techniques revealed well thermal properties of samples regarding phase-change material enthalpy as compared to their bulk forms. Among prepared samples in this work, samples with 15 wt% novolac showed improved phase-change enthalpy and crystallinity as compared to neat PEG. This work not only supplied efficient shape-stabilized phase-change materials without PCM leakage, but also improved the melt enthalpy and crystallinity of this new shape-stabilized PCM systems. This system give the opportunity to have improved phase change enthalpy and crystallization behavior of sample with 85 wt% of PEG in comparison to neat PEG.     

赤藓糖醇相变储热材料研究进展

赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性,作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是,赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点,导致其热能的利用效率不高,极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等,可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题,还需对其进行功能化,以拓展其应用前景。     

Preparation and properties studies of paraffin/high density polyethylene composites and phase-change coatings

The form-stable paraffin/high density polyethylene (HDPE) composites and phase-change coatings were prepared and characterized in this study. The paraffin acts as thermal absorbing material and HDPE serves as the supporting material, which provides structural strength and prevents the leakage of melted paraffin. Scanning electronic microscope (SEM) showed that the paraffin is dispersed uniformly into porous network of HDPE. Differential scanning calorimeter (DSC) determined the melting temperature and heat storage capacity of the composite piece to be 49.6 °C and 150.88 kJ/kg, respectively. Moreover, results indicated that the composite pieces showed better thermal stability than composite powders after 6 temperature cycling experiments. The phase-change coatings with 40 wt% composites as functional filler showed good adhesion strength and shock resistance, and could decrease the surface temperature obviously comparing with nude Al alloy plates.     

Ba(OH)2·8H2O复合相变材料及其在太阳能光伏/热集热器上的释热特性

开发了一种熔点为78℃的八水氢氧化钡复合相变材料,通过添加成核剂使复合相变材料的过冷度降低3~5℃,结合纳米技术使材料的热导率提高了11.7%。基于包含复合相变蓄热材料与石蜡、水蓄热的梯级蓄热太阳能光伏、光热集热器,对该新型材料的释热特性进行了实验,实验结果表明,八水氢氧化钡复合相变蓄热材料无过冷,在其相变温度上相变平稳。在水流量为90 L·h^-1,环境温度为20℃时,集热系统可以有效地储存太阳能,以50℃为参考点放热时间长达60 min以上,且在放水前20 min内,系统的出水温度都高于70℃,因此该系统能够在降低太阳电池工作温度的同时,满足日常生活需求。     

月桂酸/海泡石复合储能材料的制备及性能研究

通过液相法将海泡石、月桂酸、CTAB等复合制备得到月桂酸含量为33.3%的复合相变材料。通过DTA/TG、SEM测试分析,复合材料的相转变温度为43.82℃,在44.0～55.0℃之间有一个较大的吸热峰,可实现常低温相变吸放热。当加热至100℃时,复合相变材料失重率1.3%。微相结构显示改性海泡石能有效吸入大量的相变物质,起到了封装作用,初步研究表明该材料可用于相变蓄热及隔热保温。