温室用Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O复合定形相变材料制备及性能

十水硫酸钠因过冷度、相分离、相变温度过高和液相泄漏等问题,限制了其在日光温室中的应用,所以需要对其进行改性研究。本文通过添加十二水磷酸氢二钠改善过冷度、氯化钾降低相变温度以及树脂作基体解决相分离和液相泄漏,制备出了Na₂SO₄·10H₂O+80% Na₂HPO₄·12H₂O+6% KCl+6%树脂（质量分数,余同）的复合定形相变材料,并进行了升降温、差示扫描量热仪（DSC）和循环稳定性的测试。结果表明：添加80%十二水磷酸氢二钠,其过冷度和相变潜热分别为1.35℃和268.7J/g;再添加6% KCl可以使相变温度达到温室所需温度23.89℃,且潜热为183.25J/g;最后加入6%树脂可以抑制相变材料的相分离和液相泄漏等问题,其凝固温度为11.56℃,熔化温度为22.61℃,过冷度为1.41℃,相变潜热为143.6J/g。复合定形相变材料在加热到50℃时,没有液相泄漏产生;经过100次循环,其潜热降为127.8J/g,比循环1次衰减了11.2%。得到的复合定形相变材料具有潜热值较大、相变温度合适、热稳定性较好等优点,适合应用于日光温室领域。     

相变温度为室温的Na_2SO_4·10H_2O相变储热材料的制备研究

利用十水硫酸钠作为相变储热体系的主体成分,加入一定量的氯化钠,可以适当降低体系的相变温度,达到更适合人类使用的27℃左右的室温范围。同时针对十水硫酸钠的相分离、过冷问题,加入一定量的增稠剂和成核剂,使相变储热体系更加稳定。用DSC法测定了该储热体系的相变温度和相变焓,最终确定了相变焓较高、相变温度在室温范围内的以十水硫酸钠为主体成分的相变储热体系的最佳配方。     

多孔碳海绵封装Na2SO4·10H2O/Na2HPO4·12H2O复合相变材料及其热性能

碳海绵具有低密度、大孔体积、高导热系数等优点,可作为相变材料的良好载体。采用脱脂棉及MgO为原料,合成了具有一定石墨化特性、孔隙率达到96.3%的碳海绵为载体,以Na2SO4·10H2O/Na2HPO4·12H2O为相变介质,制备出多孔碳海绵封装的复合相变材料。结果表明：在700、800℃和900℃制得的碳海绵对相变材料的吸附量分别达到了自身质量的60、75倍和102倍。同时探讨了在不同温度下制得碳海绵封装的材料在5～60℃之间固液相变循环性能,经5 000次循环后,该相变材料的潜热仍在200 J·g–1以上,下降值均在13%以内,导热系数提升率均大于50%。该多孔碳海绵封装的复合相变材料在太阳能储能等领域具有很好的应用前景。     

Na2HPO4·12H2O的热分析动力学研究

为了解Na2HPO4.12H2O相变储能材料脱水反应的过程和机理,对Na2HPO4.12H2O相变材料的脱水反应动力学进行了研究分析,得出了它们的热分解反应动力学方程和一些重要数据,为以后的研究提供一些依据。     

Na2HPO4?12H2O相变储能复合材料制备及热物性

十二水磷酸氢二钠的过冷度、相分离以及热导率低等问题影响了其在低温蓄热场合的应用,因此需要对其进行相关的改性研究。本文通过成核剂和增稠剂的筛选实验及添加导热增强剂纳米氧化铁（α-Fe₂O₃）,制备了质量分数为Na₂HPO₄·12H₂O+2% Na₄P₂O₇·10H₂O+1%黄原胶（GX）+0.2%α-Fe₂O₃复合相变储能材料,并对其进行了凝固放热测试、热物性测试及循环稳定性测试。结果表明：2%的Na₄P₂O₇·10H₂O抑制过冷效果最好,成核效果不随循环次数的增加而减小,过冷度维持在2℃左右;GX可以有效抑制Na₂HPO₄·12H₂O的相分离现象,且质量分数为0.75%～1.25%是较合适的剂量;α-Fe₂O₃可以有效地提高Na₂HPO₄·12H₂O的热导率,添加0.2%α-Fe₂O₃使热导率提高了90.8%;循环150次后,复合相变储能材料的相变潜热值为252J/g,相比于循环前衰减了7.4%,相变温度为35.4℃,过冷度为1.3℃,热导率为2.054W/(m·K),相比纯材料提高了100.2%。改性后的复合相变储能材料相变温度适宜,潜热值大,热导率高,热性能稳定,可推广应用到热泵蓄热、温室生产和电子器件散热等领域。     

硫酸钠水合盐相变蓄冷材料的制备及性能优化

针对空调系统应用场合,提出一种以十水硫酸钠（sodium sulfate decahydrate,SSD）为主材的相变蓄冷材料新型制备配方,并对材料的各方面性能加以优化。首先采用步冷曲线法确定成核剂比例,消除材料过冷现象,在此基础上研究分析了不同种类、含量的增稠剂[聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、羧甲基纤维素（CMC）、聚阴离子纤维素（PAC）、黄原胶（XG）]对材料相分离及相变潜热的影响,接着加入熔点控制剂氯化铵、氯化钾改变十水硫酸钠的相变温度,调配出满足空调温区的相变材料,最后加入膨胀石墨（expanded graphite,EG）进一步改善材料的导热性和稳定性,并进行了热循环测试。结果表明：添加质量分数3%的硼砂对降低材料过冷度效果最佳;添加质量分数1.0%~2.0%的PAAS可以消除材料的相分离现象,且对材料的相变潜热影响较小。SSD-BPA∶EG质量比为93∶7时材料具有较高的导热性和形状稳定性。经优化后复合相变蓄冷材料的相变温度为7.4℃,相变潜热为117.4J/g,热导率为1.876W/(m·K),经200次循环后材料的相变温度保持稳定,潜热衰减率为14.05%。     

KAl(SO4)2·12H2O-MgSO4·7H2O复合相变体系储能特性的探究

KAl(SO_4)_2·12H_2O和MgSO_4·7H_2O作为常见的水合无机盐相变材料,具有相变潜热较大、原料较廉价易得等优点。筛选并制备出KAl(SO_4)_2·12H_2O和MgSO_4·7H_2O质量配比为6:4的复合相变材料,取纯体系样品4份加入质量比(wt%)分别与1%Na_2B_4O_7·10H_2O、1%石墨粉、2%MgCl_2、2%AlCl_3进行混合改性。结果表明:室温条件下加入1%Na_2B_4O_7·10H_2O成核剂体系的储热特性优于加入1%石墨粉、2%MgCl_2、2%AlCl_3成核剂的体系,不存在过冷现象,降温过程中相变放热持续时间长;TG曲线和DSC曲线表明纯体系、1%Na_2B_4O_7·10H_2O成核剂体系二者质量损失分别为37%和42%,循环后体系DSC曲线与未循环体系趋势一致,但可看出KAl (SO_4)_2·12H_2O-MgSO_4·7H_2O-1%Na_2B_4O_7·10H_2O(Times10)体系的主峰相比于KAl(SO_4)_2·12H_2O-MgSO_4·7H_2O纯体系更窄,峰值温度更低,峰积分面积更小,表明循环后体系的整体相变焓降低。     

十八烷酸复合相变储能材料的制备及性能研究

本文采用溶胶凝胶法,以十八烷酸作为相变储能物质,正硅酸乙酯为硅源水解形成的SiO_2为载体,合成出相变潜热高、热稳定性好、封装性能好、能有效解决泄漏问题的十八烷酸/二氧化硅复合相变储能材料,并且探究了反应物用量和反应环境对制备复合相变储能材料的影响。     

复合定型相变储能材料SiO2／Na2SO4的性能研究

试验采用混合成形烧结的方法制备出SiO2／Na2SO4复合定型相变储能材料。本研究探讨了复合定型相变储能材料中基体材料SiO2的制备工艺和含量、相变材料含量、矿化剂含量以及烧成制度对复合相变储能材料强度和储能效果的影响。利用DSC对复合定型相变储能材料的储能效果进行了表征,结果表明：当复合储能材料中基体材料SiO2含量为25wt％、外加矿化剂氟化钠为5wt％（相对于石英质量）、烧结温度为930℃、保温时间为0．5h、升温速率控制在2～7℃／min时,所制备的复合材料的储能效果和稳定性较好。     

交联碳纳米管定型Na2SO4·10H2O基相变储能材料制备及性能表征

针对于Na2SO4·10H2O相变储能材料的过冷、相分层及易泄露等问题,通过Friedel-Crafts烷基化和高温碳化的方法制备交联碳纳米管(CL-CNTs),采用熔融法制备了交联碳纳米管定型Na2SO4·10H2O基相变材料并研究其性能.结果表明:大多数交联的CL-CNTs呈现管状结构,管状结构表面生长有少量碳球,交联碳纳米管上具有羟基和苯环等基团,成功制备出亲水性交联碳纳米管.分别添加质量分数为1％到5％的碳纳米管制备定型相变储能材料,当样品质量分数达到4％时(标记为样品PCMs-4),样品呈现最佳定型状态.对样品PCMs-0和样品PCMs-4的导热系数和相变潜热进行了分析,其中样品PCMs-4的导热系数显著提升,在20℃时导热系数最高值为1.008 W·m-1·K-1.芒硝相变储能材料相变循环500次后,样品PCMs-4较之样品PCMs-0表现良好的循环热稳定性,PCMs-0的相变循环前后的熔化焓损失率为18％,结晶焓损失率为25％,样品PCMs-4的相变循环前后的熔化焓损失率为2％,结晶焓损失率为2.3％,综合分析可知样品PCMs-4相变储能材料有效减少相分层现象,提高芒硝相变材料的循环稳定性.     

纳米胶囊化二元复合相变材料的制备及热性能

以正十八烷(C18)和硬脂酸丁酯(BS)为复合芯材(PCMs),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材,通过无皂乳液聚合法制备纳米胶囊化相变材料,探讨了乳化剂种类和用量、引发剂种类和用量、芯壁比对纳米胶囊的影响,并采用TEM、SEM、FTIR、XRD、DSC和TGA对纳米胶囊的形貌、化学结构和热性能进行了测试表征。结果表明:当烷基乙烯基磺酸盐(AVS)用量占油相总质量的3.0%,过硫酸铵(APS)用量占单体MMA质量的1.2%,芯材与壁材质量比(芯壁比)为2∶4时,制备的纳米胶囊单体转化率最高、粒径最小、球形形貌最规整。相变纳米胶囊的熔融焓和结晶焓分别为56.89和54.02 J/g,具有良好的储热能力和耐热性能,且整理于棉织物上有较好的调温效果。     

HDPE/石蜡/活性炭三元相变储能材料的制备及热性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)、石蜡为相变主材料,活性炭为吸附载体材料,采用熔融共混法制备了HDPE/石蜡/活性炭三元相变储能材料,并分别利用真空烘箱和差示扫描量热仪(DSC)对该相变储能材料的宏观相变转换温度和热性能进行了表征。结果表明:随着HDPE/石蜡/活性炭相变储能材料中石蜡含量的增加(HDPE的含量相应减少),活性炭对石蜡的吸附能力相对降低;HDPE/石蜡/活性炭相变材料中,HDPE的实际焓值高于其理论焓值。     

石蜡/高密度聚乙烯/木粉/石墨复合相变储能材料的制备及性能

以石蜡为相变材料,高密度聚乙烯(HDPE)为支撑材料,木粉(WF)为载体材料,石墨为填料,采用加热共熔法制备石蜡/HDPE/WF/石墨复合相变储能材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、步冷试验和渗漏实验等对复合相变材料进行性能测试。结果表明,石蜡质量分数为50%,WF质量分数为10%,石墨质量分数为4%时,该复合相变材料结构稳定,密封性能优异,热稳定性好,相变温度为60.1℃,相变潜热为93.71 J/g,渗漏率低,应用前景广阔。     

CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合相变材料的制备与热性能

将CaCl2·6H2O作为相变材料,3%的硼砂作为成核剂,以多孔Al2O3作为基体,通过真空浸渍法和多孔Al2O3的毛细吸附作用,制得不同比例的CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合相变材料,并进一步对其微观结构和热性能进行了分析。N2吸附脱附等温线分析证明,多孔Al2O3具有较大的比表面积。SEM照片和FTIR光谱说明CaCl2·6H2O被成功吸附入Al2O3的多孔结构中。DSC曲线显示,复合相变材料的熔融潜热可达99.81 J/g,说明其具有良好的相变储热性能。     

KGM/CNC碳气凝胶定型共晶盐芒硝复合相变材料的制备及热性能研究

为解决水合盐相变材料（PCM）的泄漏问题,探究成本更低且绿色环保的碳气凝胶用以定型封装水合盐相变材料,本文以魔芋葡甘聚糖（KGM）和纤维素微晶（CNC）为原料通过定向冷冻铸造和高温碳化成功制备出KGM/CNC碳气凝胶。以添加0.2%（质量分数）纳米碳颗粒的Na₂SO₄·10H₂O-Na₂HPO₄·12H₂O共晶盐（EHS）为相变基质,采用真空浸渍法制备魔芋葡甘聚糖/纤维素微晶复合相变材料（KGM/CNC PCM）。利用SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、XPS和BET对KGM/CNC碳气凝胶结构组成进行分析,采用DSC和TG对KGM/CNC PCM进行热性能研究。结果表明,KGM/CNC碳气凝胶与EHS具有良好的相容性,KGM/CNC PCM可负载98.3%（质量分数）EHS,熔融焓和结晶焓可达273.3和239.1 J·g^-1,经5 000次固液循环后,仅分别下降1.4%和2.8%。本文解决了水合盐相变材料循环稳定性差的问题,有助于进一步推动水合盐相变储能材料的应用。     

Na2SO4/MgO复合相变蓄热材料的制备及性能研究

研究利用熔融盐Na2SO4的高潜热和陶瓷材料MgO的耐腐蚀等特性,采用粉末烧结工艺制备复合相变蓄热材料;对制备过程工艺参数进行初步研究,通过化学热力学分析、SEM-EDS、TG-DTA检测,对所制备材料的性能进行初步分析,这种新型复合材料兼备了固相显热蓄热材料和相变蓄热材料两者的长处,具备了快速蓄热、快速放热及蓄热密度高的性能。     

新型六水氯化镁-六水硝酸镁/石墨相氮化碳复合相变材料的制备及其热性能研究

我国青海盐湖镁资源的利用率低,带来严重的资源浪费和环境污染,若将镁盐开发为相变储热材料,则可扩大其应用领域,从而促进镁盐资源的充分利用。针对中低温保温隔热的应用需求,在前期工作基础上,选用MgCl₂·6H₂O-Mg（NO₃）₂·6H₂O（MCH-MNH）质量比为41∶59的共晶盐作为相变材料,为降低其过冷度并提高隔热性能,选用多孔介质石墨相氮化碳（g-C₃N₄,CN）作为支撑材料,制备低热导率的MCH-MNH/CN复合相变材料。先将尿素在550℃高温下煅烧得到多孔的CN,再采用吸附法制备出MCH-MNH/CN复合相变材料,并对复合相变材料的形貌、结构与热性能进行了表征和测量。结果表明,共晶盐相变材料均匀地吸附在CN的微孔结构内,其与CN的复合是一个物理过程,没有发生化学反应;复合相变材料的相变温度为55.2℃,相变焓值为92.7 J/g,几乎没有过冷度,其热导率为0.3 W/（m·K）,仅是共晶盐MCH-MNH的一半,提高了隔热性能。此外,复合相变材料还具有良好的热稳定性,在中低温保温隔热领域具有应用前景。     

CaCl_2·6H_2O/多孔Al_2O_3复合相变材料的制备与热性能

将CaCl2·6H2O作为相变材料,3%的硼砂作为成核剂,以多孔Al2O3作为基体,通过真空浸渍法和多孔Al2O3的毛细吸附作用,制得不同比例的CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合相变材料,并进一步对其微观结构和热性能进行了分析。N2吸附脱附等温线分析证明,多孔Al2O3具有较大的比表面积。SEM照片和FTIR光谱说明CaCl2·6H2O被成功吸附入Al2O3的多孔结构中。DSC曲线显示,复合相变材料的熔融潜热可达99.81 J/g,说明其具有良好的相变储热性能。     

Na2CO3?10H2O-Na2HPO4.12H2O/SiO2复合定形相变材料的制备及应用研究

以十水合碳酸钠(SCD)、十二水合磷酸氢二钠(DHPD)为相变主体,制备了低过冷度,无相分离的共晶水合盐(EHS),以九水合硅酸钠为成核剂。进一步使用气相SiO₂为支撑材料,采用浸渍法制备了相变前后形状稳定的 EHS/SiO₂定形相变储能材料(SSPCM)。所得SSPCM的相变温度为 24.08 ℃,焓值为 146.6 J/g,过冷度为 0.55 ℃,热导率为 0.5454 W/m?K。同保温泡沫相比,其可将模拟房内部中心温度的升温时间延长 3.26 倍,降温时间延长 1.39 倍,具有优异的“热缓冲”性能,在建筑节能领域具有广阔的应用前景。