Al-Si合金的储热性能

对Si含量为10％-13％的Al—Si合金进行了加速氧化、热循环和掺Fe实验,研究了其在不同热循环条件下的相变储热性能和可靠性．结果表明,在空气中经几百h的高温氧化后,氧化率小于0．01％,其影响可以忽略不计．经过0,4,23,60,100,200,300,400,500,600,700次熔化-凝固循环后,相变温度的变化为3．8-11．8℃,相变潜热从484．86kJ／kg下降到432．62kJ／kg．当Al—Si合金的掺铁量为0．5％时,相变潜热下降6．5％;对于缓冷的储能过程,偏析较小并在循环多次后趋于缓和和稳定．Al—Si合金成份和结构的变化对材料的储热性能影响较小,在长期的热循环过程中有良好和稳定的储热性能．     

填充床潜热储热数值模型研究进展

填充床潜热储热技术广泛应用于太阳能热利用和供热通风与空气调节等领域。由于不同应用环境下的填充床潜热储热系统具有复杂的瞬态特性和较高的实验成本,在研究不同因素对储热系统性能的影响时,研究人员开发了相关数学模型,并采用不同数值计算方法进行分析。对常见的填充床储热过程数值模型进行分类,详细分析不同模型的特点与适用性;对比了模型的计算效率和误差;最后,总结了不同数值模型在潜热型填充床储热技术中的应用特点,可为同类模型的开发与应用提供依据。     

铝硅合金相变储热材料及储热换热器现状与展望

铝硅基相变材料由于具有储能密度高、热稳定性好、热导率高等优点,在潜热热能储存系统中具有良好的发展前景,回顾了铝硅基相变材料和相变储热换热器的研究现状,总结了常用铝硅基相变材料的主要热物性参数,认为深入研究相变储热换热器结构与强化传热机理、铝硅合金相变储热换热系统的储放热特性,探索铝硅合金相变储热换热器系统的几何参数、物理特征之间的相互关系是未来研究的重点。     

十八烷/膨润土复合相变储热材料的制备及性能研究

以十八烷为相变材料,膨润土为支撑结构,采用"微波法"与"熔融插层法"相结合制备了十八烷/膨润土复合相变储热材料.采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)及偏光显微镜(POM)对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征.结果表明,十八烷进入膨润土纳米层间导致层间距扩大;复合相变储热材料的相变温度为27.03℃,与十八烷一致;相变潜热为67.22J/g,与质量分数为33.33%的十八烷的相变潜热相当;在发生固-液相变时没有液态十八烷析出.500次加热/冷却循环后,复合相变储热材料的层间距及相变温度没有明显变化,相变潜热减少约3%,证明复合相变储热材料具有良好的结构与性能稳定性.     

混合水合盐作为储热相变材料的热物性能研究

目的研究不同质量比的Mg Cl2·6H2O和Mg(NO3)2·6H2O的混合水合盐作为储热相变材料的热物性能。方法制备不同混合质量比的Mg Cl2·6H2O和Mg(NO3)2·6H2O,用温度记录仪测其步冷曲线,得到相变温度和过冷度,再用高低温交变箱测试长期循环性能,最后用DSC对相变材料循环前后的相变潜热进行测试比较。结果质量比为5∶5的Mg Cl2·6H2O和Mg(NO3)2·6H2O的混合水合盐相变材料表现出良好的热物性,具有相变温度适合、过冷度小、相变潜热大和长期循环性能稳定等特点,可以作为潜在的储热相变材料。     

四元碳酸盐相变储热材料的制备及热物性研究

在常见的K2CO3-Na2CO3-Li2CO3三元熔盐基础上进行储热性能改性研究。选取成本较低的无机盐BaCO3和SrCO3作为添加剂,采用静态熔融法制备四元碳酸盐,运用差式扫描量热法(DSC法)、连续法等方法测试其熔点、相变潜热、分解点等热物性能。结果表明,四元碳酸盐具有相变潜热大、工作温度范围广等优点。该结果为熔盐相变材料在中高温储热领域的应用提供了依据。     

SiO2-乙酰胺复合储热相变材料的制备

采用溶胶-凝胶法将有机相变材料乙酰胺嵌入到SiO2网络空间内,制备了复合储热相变材料.通过对比实验,研究了相变材料的种类、相变材料的加入量及催化剂种类对复合材料性能的影响.研究结果表明:采用氨水作催化剂,乙酰胺作相变材料,可制备出储热能力高、疏松多孔的复合材料,复合材料的相变温度为69.1℃,相变潜热高达124.2J/g;且复合材料中包含相变材料的质量分数越高,其储热能力越高.     

相变储热微胶囊的研制

采用原位聚合法用三聚氰胺甲醛树脂包覆一种相变点为24C相变材料A，制得相变储热微胶囊。利用激光粒径分布仪、SEM、DSC和TG分别研究了微胶囊的粒径分布、表面形态及热性能的影响因素．实验结果表明．所得微胶囊粒径分布均匀，表面光洁，具有很好的致密性和一定的强度。其中当乳化速度大于3500r／min、乳化时间为5min、壁材滴加速度小于0．5mL／min且系统调节荆为芯材的30％～40％时，微胶囊的粒径分布集中DSC显示微胶囊包覆相变材料不影响其相变点，相变储热明显，此种微胶囊中由于含有相变材料，而相变材料在发生相变时具有调温功能，应用于室内墙体材料中，可使墙体材料具有自调温作用．     

水合盐热化学储热材料的研究概述

热化学储热材料是通过化学反应过程中化学键的破坏与重组来实现热能的储存与释放.与其他储热材料相比,热化学储热材料具有储热密度高、长周期稳定储热等优势.水合盐热化学储热材料可以高效储存太阳能和工业余热等中低温热源,在热化学储热领域具有很高的关注度.纯水合盐材料(如LiCl、LiBr、CaCl2)液解相对湿度较低,水合(脱水)反应包含固-气水合(脱水)反应、气-液-固三相液解(结晶)、液-气吸收三个过程,这种循环过程可显著提高水合盐的储热密度.若吸水量控制不佳则易引起严重的传质和腐蚀问题.对于液解相对湿度较高、储热密度较高的水合盐,如SrBr2和MgSO4,其传热性能差、孔隙率和渗透率低.将水合盐嵌入多孔基质中形成多孔基质水合盐复合储热材料可进一步强化其传热,并同时解决水合盐的潮解结块问题.近年来,人们对多孔基质水合盐复合储热材料进行了深入研究,获得了多种储热密度高、具有良好循环稳定性的复合储热材料.多孔基质水合盐复合储热材料设计过程中,多孔基质的选择尤为重要.目前研究的热点主要集中于膨胀石墨、沸石、蛭石、硅胶、活性氧化硅等.将LiCl和膨胀石墨(EG)制成的复合材料用于10 kWh的低温热化学吸附储热装置中,系统的储热密度高达3142 kJ/kg;以活性氧化铝(AA)为多孔基质、LiCl为嵌入盐制得了一种新型复合材料(AL),其中AL25(盐含量为14.68％,质量分数)复合材料的结构稳定,储热性能最优,具有最高的储热密度为1041.5 kJ/kg,充热温度为120℃;在不使用多孔基质的条件下,MgCl2·MgSO4二元水合盐在超过50次循环实验后,仍保持良好的性能,说明其具有非常高的循环稳定性.本文基于反应动力学、平衡吸附量和化学反应平衡等理论,从传热和传质性能、循环稳定性和储热密度等方面综述了水合盐热化学储热材料的研究成果,探讨了水合盐热化学储热材料存在的问题,以期为开发高效水合盐热化学储热材料提供参考.     

聚乙二醇/白炭黑复合相变储热水泥板的性能研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料、白炭黑(WCB)为定形载体,通过高频超声共混法制备出PEG质量含量为70%的聚乙二醇/白炭黑复合相变储热材料(PEG/WCB-PCM),借助比表面积分析仪、差示扫描量热仪(DSC)及热重分析仪(TGA)对PEG/WCB-PCM的多孔结构、储热特性及热稳定性进行测试与表征;将PEG/WCB-PCM与水泥砂浆混合,制备出新型复合相变储热水泥立方体及水泥板,并对其表观密度、抗压强度、导热系数及储热调温性能进行实验。结果表明:PEG/WCB-PCM的定形效果主要得益于WCB的多孔网络状结构,PEG/WCB-PCM的相变焓高达114.8J/g且在300℃以下温度范围内热稳定性良好;随着PEG/WCB-PCM掺量的增加,复合相变储热水泥立方体的表观密度及抗压强度都呈下降趋势,因此应合理控制PEG/WCB-PCM的掺量;尽管PEG/WCB-PCM的掺入会影响复合相变储热水泥板的导热系数,但储热调温实验表明,PEG/WCB-PCM在水泥板中能起到显著的储热调温作用,可作为一种绿色节能材料应用到建筑节能领域。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

硫铝酸盐水泥基复合相变储能砂浆的制备及其性能

采用熔融共混法制备“低密度聚乙烯（LDPE）-石蜡-石墨”复合定形相变材料（SSPCM）,并以硫铝酸盐水泥作为胶凝材料,制备了硫铝酸盐水泥基复合相变储能砂浆（TESCCM）。利用SEM、激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）、DSC和TGA分析了SSPCM和TESCCM的微观形貌、蓄热能力和热稳定性。通过测试TESCCM的抗压和抗折强度,分析了SSPCM含量对TESCCM力学性能的影响,并利用自制热性能测试箱评价了TESCCM的热调节性能。结果表明：LDPE能够形成多层次网状结构,可实现对相变石蜡的有效包裹,所制备的SSPCM热焓值可达88.02 J/g; SSPCM与水泥基体结合良好; TESCCM具有热稳定性好、强度增长快、早期强度高及调温性能显著等特点。SSPCM含量增加会使TESCCM的强度降低,但对材料的韧性却有所改善。对于SSPCM与水泥质量比为50%的TESCCM,1天和3天抗压强度分别为5.58 MPa和6.51 MPa,28天压折比为2.7。     

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。     

二元脂肪酸/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的制备及性能

采用真空浸渗法制备了癸酸-月桂酸（CA-LA）/硅藻土助滤剂定形相变储热复合材料,对样品进行扩散-渗出圈测试、FTIR、SEM、BET、DSC和TG等表征分析,研究了硅藻土助滤剂对CA-LA二元低共熔脂肪酸的定形性能和吸附容量及CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的热物性、热稳定性和蓄放热性能。结果表明：无渗出圈产生的CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料中,硅藻土助滤剂对CA-LA的吸附量约为49.88wt%,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的相变温度和相变潜热分别为21.8℃和75.45 J/g;TG和热循环试验结果表明,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料具有良好的热稳定性,经历100次热循环后相变温度和相变潜热的变化量较小;蓄放热性能测试结果证明CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料能够进行蓄热和释热,起到明显的调节和控制环境温度的作用,可应用在建筑节能和储热领域。     

月桂酸/二氧化硅复合相变储能材料的制备与性能

以月桂酸为相变材料,二氧化硅为基体,采用溶胶-凝胶法将相变材料嵌入到SiO2网络空间内,制备出月桂酸/二氧化硅复合相变储能材料。采用IR,SEM及DSC对复合相变储能材料进行了结构、形貌以及热性能表征。结果表明:含相变材料69.1%质量分数的复合材料相变温度为43.1℃,相变潜热高达104.64J/g,相变材料均匀地嵌入到SiO2网络空间内,发生相变时不泄露。同时二氧化硅作为基体材料形成空间传热网格,较大提高了相变材料的导热性能。     

粉煤灰-硅藻土复合相变储能材料制备及导热强化

固废资源化利用是实现节能减排的重要途径,以月桂酸为相变工作介质,以粉煤灰-硅藻土二元载体为封装材料,碳纳米管为导热剂,采用直接熔融共混法制备出月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管复合相变储能材料。采用热扩散渗透测试、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、无纸记录仪等分别考察了定形复合相变储能材料的承载性能、微观结构和热物性。结果表明:粉煤灰-硅藻土二元载体可有效防止月桂酸的泄漏,当二元载体中月桂酸的质量分数为28%时可制得无泄漏复合相变储能材料,且原样粉煤灰利用率为55%;FTIR结果表明复合材料中各组分之间相容性好;DSC测得其熔化相变温度为45.79℃,相变潜热为51.06 J/g;TGA分析显示月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管热稳定性较好;储/放热性能曲线显示加入质量分数为5%的碳纳米管时,复合相变储能材料的熔化与凝固时间分别减少60%和62.5%,传热效率得到显著改善。     

纺丝原液原位合成相变材料微胶囊制备石蜡/PVA储能纤维

以聚乙烯醇(PVA)纺丝原液为分散介质, 常温相变材料RT27石蜡为芯材, 正硅酸乙酯(TEOS)为聚合单体形成SiO₂囊壳, 通过原位聚合直接制备含有石蜡微胶囊的PVA纺丝原液, 之后通过湿法纺丝制备石蜡/PVA储能纤维。通过正交实验优化, 结合粒径分布软件, 分析各因素对微胶囊粒径的影响, 选择适合纺丝的微胶囊合成条件。采用FTIR-ATR、SEM、EDS及TEM表征了纤维及微胶囊的化学成分及形态, 通过DSC、TGA表征了微胶囊的包覆率、纤维的储能性及热稳定性。结果表明: PVA纺丝原液中合成了SiO₂凝胶包裹的相变微胶囊, 其平均粒径为1.39 μm, 大小及分布适合纺丝。纤维相变焓值为45.39 J/g, 石蜡包裹率高达94.72%, 纺出纤维具有较高的储能性和较好的热稳定性。     

太阳能蓄热技术研究进展

太阳能蓄热根据储热机制的不同可分为显热蓄热、潜热蓄热与化学蓄热。介绍了三种蓄热方式的研究现状与各种蓄热材料的优缺点,并且对比分析了三种蓄热方式的特性。其中潜热蓄热,特别是相变材料的蓄热技术应用最为广泛;显热蓄热如混凝土蓄热技术目前正在研究之中;化学蓄热则在实验阶段。     

能量桩群储热温度场模拟研究

能量桩储热技术是以太阳能和混凝土桩作为复合热源的热泵系统,在混凝土桩内部埋设换热管,利用太阳能集热板将热量通过混凝土桩中的换热管储存在土壤中。本文采用柱热源模型对桩群进行180天的连续储热过程模拟计算,对地下土壤温度场进行分析,得出4 m的桩间距下,能量桩间的储热相互影响较小,效果较佳。     

Raspberry‐Shaped Thermochromic Energy Storage Nanocapsule with Tunable Sunlight Absorption Based on Color Change for Temperature Regulation

A novel raspberry‐shaped thermochromic energy storage nanocapsule (RTESN) is successfully designed and fabricated with switchable sunlight absorption capacity based on color change for temperature regulation. The RTESN is developed by grafting amino‐modified silica shell thermochromic nanoparticles (amino‐TLD@SiO₂) on the surface of epoxy‐functionalized energy storage nanocapsules (paraffin@PSG), with a total particle size about 450 nm. RTESN exhibits a deep color under low temperatures, which can absorb sunlight for heating. During the continuous thermal energy supply, paraffin@PSG is capable of storing thermal energy owing to its large latent heat capacity of 118.7 J g^–1, thereby maintaining the slow temperature increase. When the temperature is higher than the phase change temperature of paraffin@PSG, the color of amino‐TLD@SiO₂ turns to white with more reflection of sunlight so that it reduces the absorption of thermal energy and prevents the further increase of temperature. The thermal regulation behavior is confirmed by setting up a wooden house with the surface covered with RTESN. Compared with the blank wooden house, the RTESN covered wooden house (RTESN‐H) displays thermal insulation performances during heating and cooling with a maximum temperature difference of 7 °C.