正构烷烃热物性的理论预测及实验研究

选取正十七烷、正十八烷、正二十烷有机相变材料进行两两混合,制备二元混合物,利用差示扫描量热仪研究二元混合物的相变温度及相变潜热。选取理论计算公式对不同质量配比的二元混合物的相变温度及相变潜热进行理论预测,并与实验值进行对比。结果表明,制备的二元混合物的相变温度及相变潜热的实验值与理论计算值吻合较好,证明所选取的理论计算公式应用于正构烷烃相变温度和相变潜热的预测是可行的。     

脂肪酸三元低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测

对脂肪酸低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测公式进行了选择和实验验证,通过DSC实验测试月桂酸-肉豆蔻酸二元低共熔混合物、月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元低共熔混合物的热物性参数,发现理论预测公式对低共熔质量配比和相变温度的预测与实验结果吻合较好,可以用于计算脂肪酸类低共熔混合物的热特性参数。在此基础上对10种脂肪酸三元低共熔混合物的质量配比、相变温度和潜热进行了预测计算,这10种脂肪酸三元相变温度范围为16.12～38.86℃,相变潜热范围为154.99～177.39J/g。脂肪酸三元低共熔混合物的研究丰富了脂肪酸的相变温度和相变潜热范围,为脂肪酸类相变材料的工程应用提供了更广阔的空间。     

脂肪酸二元混合物储热性能的实验研究

选取癸酸、硬脂酸、月桂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸5种脂肪酸按预先设定的比例混合配制脂肪酸二元混合物,利用差示扫描量热仪测试混合物的相变温度和相变潜热,以寻找具有合适的相变温度、较大的相变潜热,能用于相变围护结构的脂肪酸混合物。结果显示:脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热相比单一组分的值有所降低;含葵酸的二元脂肪酸混合物的相变温度较低,范围大致为20~30℃,且相变潜热也较大,是用于墙体储能的理想相变材料;其他脂肪酸组成的二元混合物相变温度较高,不符合墙体储能的温度要求。     

工业石蜡和脂肪酸二元混合物储热性能研究

以工业石蜡和脂肪酸二元混合物为研究对象,通过差示扫描量热仪研究其相变温度、相变潜热以及过冷度,旨在降低单纯脂肪酸作为相变材料的应用成本,并拓宽相变温度范围,增加相变潜热值。研究结果表明:相比于单一脂肪酸,石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物降低了相变温度且提高了相变潜热,适合围护结构储能。石蜡-肉豆蔻酸、石蜡-硬脂酸、石蜡-棕榈酸混合物的相变温度虽然在某些配合比条件下比单一脂肪酸的相变温度低,但仍在40℃以上,不适合应用在围护结构储能中,可用在余热回收用相变换热器等其他节能系统。石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物的过冷度较小,是围护结构储能的理想材料。     

癸酸与棕榈酸低共熔混合物的制备与热特性分析

在实验测得单一物质熔点和熔化潜热的基础上,利用低共熔混合物配比计算公式对癸酸和棕榈酸低共熔混合物的配比、熔点和熔化潜热进行了理论预测,以指导DSC测试,并对低共熔混合物进行了红外光谱试验,以判断是否有新相生成.实验结果表明,癸酸的熔点和熔化潜热分别为29.85℃和150.32J/g,棕榈酸的熔点和熔化潜热分别为62.13℃和210.13J/g.低共熔混合物的理论配比为85.7:14.3(质量比),相变温度为26.74℃,相变潜热为152.74J/g.低共熔混合物的配比为86.1:13.9(质量比),相变温度为25.39℃,相变潜热为153.58J/g,与理论计算结果较吻合.红外光谱试验结果表明,癸酸和棕榈酸混合物中没有新相生成.     

脂肪酸二元低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测

对低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测公式进行了选择和验证,对脂肪酸类二元低共熔混合物的配比、熔点和熔化潜热进行了理论计算。从实际的计算过程来看,计算值与实验值吻合得很好,可以用来计算脂肪酸类低共熔混合物的热特性参数。在15种脂肪酸类低共熔混合物中,熔点最低为10.2℃,最高为51.5℃;熔化潜热最低为138.6J/g,最高为187.5J/g。从工程实际应用来看,脂肪酸类低共熔混合物适用于低温采暖、生活热水、相变墙体、温控混凝土、相变服装等领域。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

低温复合相变材料正辛酸-癸酸的制备及性能分析

将正辛酸(OA)与癸酸(CA)按比例混合制备二元复合相变材料OA-CA,用于相变温度2～8℃的医药冷藏运输系统中。首先通过理论计算预测了二元混合物的共晶点,确定它的共晶点比例、相变温度及潜热值,然后围绕共晶点比例配制6种不同比例的混合物。结果表明:OA-CA的过冷度为0.4℃、共晶点质量比为71∶29、相变温度为1.7℃、相变潜热为122.1J/g、热导率为0.3231W/(m·K)。对OA-CA低温复合相变材料进行100次循环蓄放冷实验,发现其相变温度、潜热值、热导率均未发生明显变化。     

正癸酸-棕榈酸-硬脂酸三元脂肪酸复合相变材料的热性能

以癸酸(CA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为原料,通过超声法制备了三元脂肪酸复合相变材料。由二元相图确定CA-PA的二元配比,由三元相图确定CA-PA-SA的三元配比,由DSC和FT-IR测试其化学性质和热性能。FTIR表明共混复合相变材料中3种脂肪酸是通过分子间作用力结合在一起;DSC表明共混复合相变材料的相变温度为25.59℃、相变焓176.98J·g-1,由二元和三元相图可以看出,相变温度都是先降低后升高,表现出低共熔物特征;通过500次热循环测试,作为相变材料脂肪酸三元低共熔物具有良好的热稳定性和化学稳定性。根据上面的结论得出CAPA-SA复合相变材料有合适的相变温度和相变潜热,适合做蓄热低温材料。     

PNIPAm凝胶为载体的复合相变蓄热材料的制备和性能

以聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)热敏凝胶为载体,棕榈酸和月桂酸的混合物为相变蓄热材料,制备了一种无需容器盛装的复合相变蓄热材料.通过IR、DSC 、TG、SEM对其结构和性能进行分析.结果表明,脂肪酸与PNIPAm凝胶之间没有发生化学变化,脂肪酸在复合材料中仍保持原来的性质.随脂肪酸含量的增加,相变焓增大,可达100J/g以上;相变起始温度基本上保持不变,而峰值温度和终止温度增大.TG曲线表明材料具有较好的热稳定性.     

硬脂酸-硬脂酰胺共晶储能材料

相变材料(PCM)是解决能源供需矛盾的一类新型的清洁廉价能源;硬脂酸、硬脂酰胺均为廉价易得的化工产品.本文以DSC测试分析了这两种物质及其混合体系的相变过程,并分别绘出了加热、冷却过程的固-液相图.相图显示该两种物质有一明显的共晶线.实验测得其共晶点组成(硬脂酸质量百分数)在0.75,共晶相变温度在61.20℃,相变焓160.916J/g;其低共熔混合物的组成及温度与理论计算值较为接近.实验测得硬脂酸质量比为0.75时的二元体系具有较高的相变焓和较窄的相变峰,无毒、无腐蚀性,是比相同熔点的石蜡更好的相变材料.     

无机水合盐混合物的热物性研究

制备了54种二元混合无机水合盐试样,通过差式扫描量热仪测得重结晶试样的相变温度和相变潜热。结果表明:十水硫酸钠和十水碳酸钠不同配比的无机水合盐混合物,潜热值均低于其组分各自的潜热值,并且有些配比存在严重的过冷和相分离问题;当试样中含有七水硫酸镁时,不能和其他无机水合盐形成良好的二元共晶体,潜热值很低;三水醋酸钠中加入少量的十水碳酸钠可以大幅度地改善三水醋酸钠的过冷问题,相变潜热仍维持在较高值;十水硫酸钠和三水醋酸钠以5∶5的配比制备的二元混合无机水合盐潜热值达297.9J/g,若再加入适当的添加剂可进一步改善其过冷度和相分离问题,可以成为优良的相变材料,应用于相变换热器领域。     

二元脂肪酸/SiO2复合相变储能材料的制备与表征

针对适用于建筑领域的相变储能材料,选用癸酸(CA)分别与月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)和棕榈酸(PA)复合制备了二元低共熔脂肪酸作为储能材料。通过施罗德公式计算得到二元低共熔脂肪酸的混合比例和理论相变温度。基于CA-MA优异的性能,采用溶胶-凝胶法制备CA-MA/SiO2定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对CA-MA/SiO2的结构、形貌、热性能和热稳定性进行了分析。结果表明,制备的3种二元低共熔脂肪酸适合于建筑领域。CA-MA较好地被固定在SiO2多孔网络中,储能材料和SiO2之间仅为物理结合,没有新物质的生成。定形相变储能材料的相变温度为20.96℃,相变焓为70.17J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好。     

月桂酸-硬脂酸/SiO2复合相变材料的实验研究

相变蓄热技术能够收集太阳能等低品位热源形成稳定的“能量池”,为建筑保温蓄热或末端能量利用提供稳定的热源。本文选取月桂酸和硬脂酸作为基本有机相变材料,采用步冷曲线法测量并绘制了两种材料的二元平衡相图,得到二者最小共熔点混合质量比例是月桂酸为70%,硬脂酸为30%,此时混酸的相变温度为31.2℃,相变潜热为264.3 kJ/kg;为增强相变材料的热稳定性和导热性能,预防或缓解在熔解-凝固热循环中出现的蠕流分层现象,以质量比为70%月桂酸和30%硬脂酸形成的混酸为基本材料,添加具有三维网络结构的SiO2硅溶胶进行复合材料的调制和测试,结果表明,当SiO2在复合材料中所占质量比例为35%时,混酸完全被四面体状的SiO2所包覆固定,形成稳固的相变主体。多次循环实验显示,复合相变材料的相变温度为30.8℃,相变潜热值为104.1 kJ/kg,虽然相变潜热值有所降低,但热稳定性大大增强。     

氯化盐混合物的配制及热物性研究

选取NaCl、KCl和LiCl 3种熔盐,采用静态熔融法配制了9种二元混合氯盐和36种三元混合氯盐,分别对其相变温度及相变潜热进行实验研究。结果表明:二元混合氯化盐的相变温度在340℃左右,当KCl与LiCl的质量比为1∶1时,相变潜热最大为219.9J/g;三元混合氯化盐相变温度在350℃左右,当NaCl、KCl与LiCl的质量比为1∶5∶4时相变潜热最大为189.4J/g。对2种优选出的混合氯化盐进行5次连续加热与冷却实验,研究表明2种混合氯盐都具有良好的热稳定性。研究结果可为氯化盐混合物在太阳能储能领域的使用提供参考和依据。     

硬脂酸/改性硅藻土复合相变储能材料的制备及性能研究

以硬脂酸为相变储能材料,改性硅藻土为载体,无水乙醇为溶剂,采用溶液插层法制备了硬脂酸/改性硅藻土复合相变储能材料.利用综合热分析仪(TG-DSC)测定了复合材料的相变温度、相变潜热及复合材料的热稳定性,通过FT-IR对复合材料的兼容性进行了表征.结果表明,复合相变储能材料中硬脂酸的适宜含量为65%(质量分数),相变温度为61.6℃,相变潜热为142.87J/g,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性.     

脂肪酸/SiO_2复合相变材料的制备和性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)和棕榈酸(PA)为相变材料并根据理论公式估算低共熔脂肪酸的组成配比和理论热性能,制备了4组三元低共熔脂肪酸。针对适用于夏炎热地区建筑领域的相变储能材料,选取月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸(LA-MA-PA)为相变芯材,用溶胶-凝胶法制备了LA-MA-PA/SiO_2复合相变材料,并测试了这种复合相变材料的结构和性能。结果表明:LA-MA-PA具有良好的热稳定性和结构稳定性,可均匀地嵌入到SiO_2多孔网络结构中,且相变芯材与载体复合后无新物质生成。LA-MA-PA/SiO_2球体颗粒光滑饱满,分散性良好其粒径约为3μm,经历100次热循环后脂肪酸没有明显的渗漏。这种复合相变材料的相变温度和潜热分别为29.6℃和91.1 J/g,具有良好的热稳定性。     

脂肪酸三元体系相变材料固-液相变动力学研究

为有效地控制脂肪酸贮能材料的相变过程,利用差示扫描量热法(DSC)研究了癸酸(CA)-肉豆蔻酸(MA)-硬脂酸(SA)、CA-MA-棕榈酸(PA)、CA-PA-SA三元低共熔物体系的热力学性能,确定最低共熔混合物的组成、相变温度和相变潜热。运用Kissinger动力学方法计算CP-MA-SA、CP-MA-PA、CP-PA-SA三元低共熔混合物固-液相变过程的相变活化能及反应级数。结果表明:活化能为257.46~353.40kJ/mol,反应级数为1左右,动力学参数为脂肪酸三元体系在民用建筑的应用提供了重要依据。     

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。     

脂肪酸微胶囊型相变材料的制备及表征

以癸酸-棕榈酸低共熔物为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备微胶囊,并对微胶囊的化学结构、热性能和粒径分布等进行表征。结果表明:合成的微胶囊中癸酸-棕榈酸低共熔物含量为74.83%,相变温度和相变潜热分别为27.17℃和105.03J/g,体积平均粒径38.34μm,100次冷热循环后仍具有良好的热稳定性,在建筑节能上具有巨大潜力。