月桂酸/十四醇纳米复合相变材料的制备及性能研究

选择月桂酸(LA)-十四醇(TD)复合相变材料作为基材,分别以Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO纳米颗粒作为添加剂,SDBS为分散剂,制备了LA-TD纳米复合相变材料。从分散剂添加量、超声分散时间、纳米颗粒添加种类和质量分数方面研究了Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO 3种纳米复合相变材料的最佳制备条件。在最佳制备条件下,利用导热系数测定仪和DSC测试确定了3种纳米复合相变材料的导热系数、相变温度及相变潜热,并对复合相变材料进行了降温步冷和升温融化实验,研究了纳米颗粒对复合相变材料吸/放热速率的影响。最终确认Fe_2O_3纳米颗粒对LA-TD复合相变材料的传热强化效果最好,1%Fe_2O_3含量的LA-TD纳米复合相变材料的导热系数为0.3319 W/(m·K),较LA-TD纯相变材料提高了36.88%,其相变温度和相变潜热分别为24.76℃和112.61 J/g。纳米颗粒的添加提高了复合相变材料的放热速率,从50～15℃的凝固时间较LA-TD纯相变材料缩短了260 s(7.22%),但纳米颗粒的添加增加了流体粘度,不利于相变融化过程的自然对流。300次的融化/凝固热循环实验表明LA-TD/Fe_2O_3纳米复合材料具有良好的热稳定性。     

纳米铜粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉/石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉/石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

基于物质熵增纳米铜-赤藻糖醇循环稳定性分析

本文介绍了纳米铜-赤藻糖醇的配制方法,通过材料热物性变化的内部机理研究了循环过程中此相变材料(PCM)的衰减过程。根据差示扫描量热仪(DSC)以及导热系数测试仪(Hotdisk)的测试数据,对导热系数、过冷度、相变潜热在100次热循环过程中的0次、20次、40次、60次、80次、100次的变化原因进行了理论分析。采用热力学熵的热力学原理引出物质熵,从物质熵增的角度,总结了相变材料的衰减原因。结果表明:相变材料经过100次循环后,各项性能参数都出现了不同幅度的下降。导热系数随着纳米铜的添加量增加下降幅度减小;赤藻糖醇添加纳米铜后的过冷度整体上小于没有添加的过冷度;随着循环次数的增加,潜热值后期整体下降幅度加大。     

利用纳米石墨强化正癸酸-十四醇复合相变材料的导热性能

作为常用的有机相变材料,脂肪酸具有循环熔融/结晶稳定的热性能以及无毒、无腐蚀性等优点,但脂肪酸体系的导热系数(0. 1～0. 3 W·m~(-1)·K~(-1))低,限制了它的工业应用范围。为了提高正癸酸(CA)-十四醇(TA)复合相变材料的导热性能,本实验选用CA与TA物质的量比为7∶3的复合相变材料为基液,通过添加不同质量分数的纳米石墨制备出正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料体系。研究发现,当添加纳米石墨的质量分数为0. 1%～0. 9%时,能形成较为稳定的悬浮液。通过SEM、DSC和Hot Disk导热系数测定仪对复合材料的主要热物理性能进行表征,分析结果表明,正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的导热系数相对原基液有较大幅度的提高,而相变潜热和相变温度没有太大变化。当添加纳米石墨的质量分数为0. 6%时,所制备的正癸酸-十四醇/纳米石墨复合相变材料的综合性能最佳,其固态和液态导热系数分别提高了39. 5%、35. 2%,相变温度和相变潜热分别为20. 42℃、154. 25 k J/kg,并且具有良好的热稳定性。     

纳米石墨烯片/石蜡复合相变蓄热材料的热性质研究

采用两步法,通过磁力搅拌和超声振荡,制备了以纳米石墨烯片GnPs为导热增强相的纳米GnPs/石蜡复合相变蓄热材料。红外光谱分析结果表明GnPs与石蜡之间未发生化学反应,仅是简单的物理复合作用。差示扫描量热分析(DSC)表明,复合材料的相变温度几乎保持不变,但其相变潜热随纳米GnPs含量的增加呈降低趋势,在质量分数为1%时,熔化和凝固过程的相变潜热较纯石蜡分别下降约9.6%和10.1%。此外,复合材料的导热系数随GnPs质量分数增加而增加,在质量分数为2%时,导热系数相对提高率为34.2%,表现出良好的强化导热效果。     

纳米铜粉／石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固一液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉／石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉／石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

纳米金属粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

对正十八烷中分别添加纳米Cu粒子、纳米Al粒子及纳米Fe2O3粒子的复合相变材料的传热性能进行了实验研究。采用热针法分别对正十八烷及其与纳米金属粒子的复合相变材料的固态体系、液态体系的导热系数进行了实验研究,结果表明:在正十八烷中添加纳米金属粒子后,纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料固、液态体系的导热系数随着纳米金属粒子质量分数的增加而显著提高,且纳米Al粒子/正十八烷复合相变材料导热系数的提高较其他两者更为明显。采用DSC对正十八烷及添加了不同质量分数的纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料的相变潜热及相变温度进行了实验研究,结果表明:纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料的相变潜热比纯正十八烷材料略低,且随纳米金属粒子质量分数的增大逐渐减小,但其相变温度变化不大。     

纳米铝粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了分散性较好的纳米铝粉/石蜡复合相变材料,并对其热物性能进行了实验研究.研究表明,纳米铝粉的加入有效地提高了石蜡相变储能材料的导热系数,而对相变潜热和相变温度影响不大.     

导热增强型纳米/微米复合相变蓄热材料的制备及性能研究

采用十八醇(OA)、硬脂酸(SA)、纳米氧化锌(纳米ZnO)、微米铜(Cu)、膨胀石墨(EG)按63.85∶36.15∶1.00∶1.00∶8.00质量配合比混合制得OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪,表征其形貌、化学结构、热学性能和导热性能。结果表明,OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料相变温度为55.38℃,相变潜热为195.4J/g,失重范围为213.27～359.05℃,失重率为91.8%,具有较好的热性能,经300次冷热循环后性能稳定。OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG相变材料具有合适的相变温度,较高的潜热以及较低的成本,在储能系统尤其是保温容器中具有较大的应用潜力。     

铜纳米粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

针对纯石蜡(正十八烷)作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,采用两步法制备了铜纳米粒子质量分数分别为0%、0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料,并对其热物性进行了实验研究。采用瞬态热针法测量复合相变材料的导热系数。实验结果表明,铜纳米粒子可有效提高正十八烷的导热系数。利用DSC对铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料进行热分析,结果表明,体系中添加铜纳米粒子后正十八烷的相变温度变化很小,而体系的相变潜热随铜纳米粒子质量分数的增加而逐渐减小,但减小幅度不大,因此铜纳米粒子的加入对正十八烷的蓄热能力影响较小。另外,对铜纳米粒子质量分数为1%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料的热稳定性进行研究,结果表明其具有良好的热稳定性。     

脂肪酸相变材料导热系数测试及相变传热过程的数值模拟

相变材料在相变过程中由于材料本身状态的变化,其相变传热过程属于具有移动边界的非线性过程,针对相变材料相变传热过程中非线性传热特征,对月桂酸-癸酸混合脂肪酸相变材料的热性能进行了研究,利用差示扫描量热法(Differential Scanning Cal-orimetry)对相变材料的相变潜热和相变温度进行了测试,利用DRE-2C导热系数测定仪测试了不同摩尔比例脂肪酸相变材料以及相变材料在不同测试温度下的导热系数,通过将无机多孔材料硅藻土和脂肪酸相变材料混合制备了一种无机复合相变材料,并对其导热系数和蓄放热性能进行了测试,利用有限元法对相变材料的相变过程进行了数值模拟。研究表明,脂肪酸相变材料的导热系数和其相变温度呈反比关系,相变材料的相变温度越高,其导热系数越低。对于同一相变材料来说,相变材料的导热系数随着材料温度的升高而升高,硅藻土的掺入明显增加了相变材料的导热系数,复合相变材料蓄放热速率加快,改善了相变材料的传热性能。有限元模拟分析法可以较好地描述相变材料的传热过程,相变材料的导热性能需要强化以提高其蓄放热的速率和频率。     

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。     

Preparation and Thermodynamic Properties of Camphene/Stearic Acid Composites as Phase-Change Materials in Buildings

In this study, a series of shape-stabilized phase-change materials (PCMs) of camphene/stearic acid (CS) were prepared and their thermal properties were measured by differential scanning calorimetry. The results indicated that the mixture consisting of 60 mass% camphene and 40 mass% stearic acid is the most favorable as a PCM, in terms of the phase-change temperature and latent heat. Thereafter, the CS was absorbed in fly ash, pyroclastic, barite, and marble powder, which acts as a supporting material, to prepare four kinds of composite-based PCMs. DSC, FT-IR, and scanning electron microscopy measurements were made to investigate the structures and properties of the PCMs. DSC results showed that the latent heats of melting and freezing of the composite PCMs were sharply decreased. Morphology and structural characterization revealed that, in form-stable PCMs, the dispersion of the supporting materials in the camphene/stearic acid matrix is homogeneous and there is no chemical interaction between the CS and composites. The composite PCMs showed excellent thermal stabilities and reliabilities, when their phase-change temperatures were concerned. These indicate that the prepared composite-based PCMs are suitable for thermal energy storage because of their applicable temperature range, thermal reliability, and chemical stability.     

基于复合相变材料的梯级组合蓄热特性研究

针对潜热蓄热装置内部相变材料（PCM）导热系数偏小，蓄热速率过低的问题，对基于复合相变材料的两级串联式梯级蓄热装置的相变过程进行了数值研究。通过对不同热物性PCM工况的对比与分析，得到了装置在不同工况下的蓄热特性。结果表明，存在最佳的热扩散系数，使固定熔点的PCM实现“均匀等速相变”。同时，增大PCM的热扩散系数可以有效降低加热面温度，但随着热扩散系数的增大，加热面温度降低幅度减小。通过分析Stefan数，得到了装置最佳的参数，使工况蓄热效果最佳。最后，通过Stefan数为2.88时的实验工况验证了相关规律的正确性。     

脂肪酸相变储能材料热循环行为的试验研究

研究了一些脂肪酸作为相变材料的热稳定性。选用的脂肪酸为化学纯的癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸,其融化温度在30~60℃之间。利用差示扫描量热(DSC)技术测定了经过56、112、200和400次反复热循环的相变材料的融化温度和融化潜热,加速热循环试验结果表明:随着热循环次数的增加,相变材料的融化初始温度和融化潜热的变化很小,并且是没有规律的。但是,考虑相变材料的使用约为1年的热循环,在脂肪酸的热性能方面,这些材料作为潜热存储材料具有很好的热稳定性。     

Experimental evaluation of thermal properties of R134a clathrates based PCMs for cooling applications

The thermal properties of R134a clathrates with additives, which are treated as phase change materials (PCMs), are experimentally determined. The formation of refrigerant clathrates is investigated due to their potential use in active as well as in passive cooling applications. The PCMs are formed using R134a clathrate and distilled water with different refrigerant proportions and five different additives. The main objective of using additives is to study their potential for enhancing the clathrate thermal properties under direct contact heat transfer. PCMs are formed in glass tubes and their temperatures are recorded, at two different locations inside the tube, after regular intervals. The R134a percentages of 35% are used to form clathrate. For the additives, ethanol, sodium chloride, magnesium nitrate hexahydrate, copper and aluminum are used. PCMs are formed using a controllable constant energy water bath. The thermal properties determined are the liquid phase thermal conductivity, mushy phase thermal conductivity, and specific latent heat of the PCMs. A comparative study is conducted to compare the thermal properties of different PCMs using the suggested additives. The copper additive improves the thermal conductivity the most while sodium chloride reduces the thermal conductivity. Ethanol additive improves the specific latent heat the most while magnesium nitrate hexahydrate reduced the specific latent heat.     

Thermal properties measurement and heat storage analysis of paraffin/graphite composite phase change material

This study aims at the preparation of a paraffin/graphite waste composite for thermal energy storage application at low temperature. In this composite material, the paraffin is characterized by high phase change latent heat and graphite serves as the heat transfer promoter. An investigation by means of a Differential Scanning Calorimeter (DSC), a periodic temperature method and a heat storage/release performance unit was conducted in order to measure the phase transition properties, the thermal conductivity and the melting time of the paraffin/graphite waste composites respectively. Experimental results indicated that the melting temperature did not change with the change of the amount of paraffin. On the other hand, the latent heat of phase change material increased with the increasing of the paraffin content. Furthermore, the heat transfer in the composite material during the heat storage process was enhanced through thermal conductivity improvement.     

Preparation of shape-stabilized phase change materials as temperature-adjusting powder

The shape-stabilized phase change materials (PCMs) composed of paraffin wax and silica were prepared in O/W emulsion with cetyl trimethylamine bromide as emulsifier and n-pentanol as assist emulsifier. The paraffin wax (with melting temperature of 29°C, crystallizing temperature of 26°C and latent heat of 142 J/g) served as latent heat storage material and the silica as supporting material, which prevented the leakage of the melted paraffin wax. Silica supporting material was formed in situ via hydrolysis and condensation from low-cost sodium silicate solution with chlorhydric acid and ammonium bicarbonate as neutralizing agent. The thermogravimetry (TG) curves show that the composite has a thermal stability superior to that of paraffin wax and that the content of paraffin wax in the composite is 65wt%. The maximum latent heat and its relevant melting point of composite are 95 J/g and 30°C, respectively.     

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。     

MPCMs/环氧树脂复合材料导热调温性能

目的 制备MPCMs/环氧树脂复合材料,研究石蜡相变微胶囊(MPCMs)对环氧树脂导热调温性能的影响.方法 采用共混法制备MPCMs/环氧树脂复合材料,对共混改性的复合材料进行导热、储热、调温及热稳定性能表征.结果 MPCMs/环氧树脂复合材料导热系数增大,为原来的4.91倍以上,相变潜热特性与MPCMs的质量分数成正比,有自我调节温度能力.结论 MPCMs/环氧树脂复合材料提高了环氧树脂的导热性能,保留了MPCMs的相变储热调温性能,热稳定性良好.