CaCl_2·6H_2O-MgCl_2·6H_2O相变材料的改性研究

制备CaCl_2·6H_2O和MgCl_2·6H_2O(25%,质量分数)的混合盐相变储能材料,并采用均匀实验设计,对混合盐体系储能材料进行改性研究,运用DPS软件对实验数据进行回归分析,考察3种成核剂(SrCl_2·6H_2O、SrCO_3、硼砂)和3种增稠剂(羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠)对体系的过冷性质的影响。分析结果表明SrCl_2·6H_2O、SrCO_3和羟乙基纤维素共存能有效减小体系过冷度。     

石墨/Ba(OH)_2·8H_2O复合相变材料的制备及热性能

以BaCO_3、CaCl_2、NaCl为成核剂,进行Ba(OH)_2·8H_2O的成核剂筛选实验。采用超声波震荡法,制备不同质量分数的石墨/Ba(OH)_2·8H_2O复合相变蓄热材料体系。对该复合相变蓄热材料体系进行步冷曲线、DSC、导热系数测试和红外成像表征,结果表明:添加1%~2%的BaCO_3不仅可使Ba(OH)_2·8H_2O的过冷度小于1℃,并可延长相变潜热放热时间;石墨粉可有效提高Ba(OH)_2·8H_2O的导热系数和相变稳定性,但添加量应小于0.3%,过量会导致相变潜热值下降和石墨粉在基体材料中的团聚。     

相变储热材料Na2SO4·10H2O的过冷和相分离研究

Na2SO4.10H2O具有较高的相变潜热、良好的导热性能以及合适的相变温度,是比较理想的相变储热材料,具有广阔的应用前景。Na2SO4.10H2O存在过冷和相分离两个致命点亟需解决,有效克服过冷和相分离现象将大大提高无机水合盐的储热性能,延长使用寿命。本文对前人关于过冷和相分离现象的解决方案进行综述,在此基础上提出新的有效解决方案。     

燃料乙醇加盐萃取精馏的试验研究及机理探讨

根据某些盐及萃取剂可改变乙醇-水相对挥发度的原理,研究了几种盐与乙二醇组成的复合萃取剂对乙醇-水体系精馏分离效果的影响.试验发现,在溶剂体积比为1:1,回流比为2,复合萃取剂浓度为0.030g/ml(CaCl2/C2H6O2)时,综合效果最好.通过从微观角度分析分子间的作用力,研究了复合萃取剂对于乙醇-水体系的作用机理.     

膨胀石墨/多壁碳纳米管基共晶盐复合相变材料的制备及热特性北大核心CSCD

单一水合盐作为相变蓄热材料使用时常常由于过冷、相分离、易泄漏以及其相变温度而受到限制,因此迫切需要制备出一种储热密度高、相变温度适宜、热导率大的复合相变材料。本工作采用熔融共混法在NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O(AASD)中掺入不同质量分数的MgSO_(4)·7H_(2)O(MSH),成功制备了AASD-MSH共晶盐相变材料,其质量比为55∶45,相变温度为76.4℃,相变潜热为189.4 J/g。共晶盐的X射线衍射图谱和傅里叶红外光谱表明其为物理混合。引入质量分数1%成核剂CaCl_(2)·2H_(2)O及1%增稠剂可溶性淀粉降低共晶盐过冷度,过冷度从34.9℃降低至28.0℃。引入改性膨胀石墨(MEG)与多壁碳纳米管(MWCNTs)制备复合相变材料,改善共晶盐易泄漏及热导率低等问题,当MWCNTs质量分数为0.5%时,复合相变材料的热导率高达8.185 W/(m·K),为共晶盐的19.98倍,其中共晶盐占比为75.6%,相变温度为74.3℃,相变焓值为133.5 J/g,过冷度进一步降低至22.2℃。热重实验表明与MEG-MWCNTs的复合增加了共晶盐的热稳定性,且经过100次冷热循环后复合相变材料的相变焓值基本不变,具有良好的循环稳定性。本工作制备得到的AASD-MSH/MEG-MWCNTs复合相变材料是一种相变温度适合、相变焓值较高、热导率较大的相变材料,且具有良好的热循环稳定性,应用潜力极大。     

季戊四醇与三羟甲基乙烷相变材料蓄热性能研究

对一类可用于太阳能中温蓄热的有机相变材料性能进行实验分析。相变蓄热材料具有储热密度大、温度波动小等优点,但也存在导热系数低、过冷度较大的问题,对相变材料进行复合,能有效改善其相变特性与导热性能。利用高温融化-混合的方法制备季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)的混合材料,使用DSC仪器分析相变温度与相变潜热,同时研究不同形核剂对混合材料的相变温度、过冷度的影响。利用压制成型—融化吸附—冷却的方法制备膨胀石墨与PE、PG的复合相变材料,用激光导热系数测试仪测试复合相变材料的导热性能。结果表明,PE与PG混合相变材料的相变温度区间基本在25℃以上,过冷度约15℃,膨胀石墨作为形核剂,使过冷度有一定减小。增加复合相变材料中膨胀石墨的含量能提高材料各个方向的导热系数。     

Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能北大核心CSCD

为循环利用工业固体废弃物,降低储热系统成本,以工业固废电石渣替代传统骨架材料,采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料,利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明,电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料;电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳,储热密度在100~900℃内达到993 J/g,抗压强度达到22.02 MPa,最高导热系数为0.62 W/(m·K);样品NC5中不同组分均匀分布,组分间具有良好的兼容性;样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能,可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。     

尿素/三水醋酸钠复合相变材料热物性研究

通过添加不同比例辅助蓄热剂、成核剂,对无机水合盐三水醋酸钠(SAT)进行蓄热体系性能的研究,同时对SAT相变蓄能材料性能的影响进行分析。实验结果表明:添加0.2%的尿素可以将三水醋酸钠的潜热值提升到294.8 J/g,相比纯SAT提升11.24%,另外还对其进行机理分析。在凝固过程中,相分离和过冷问题会严重影响蓄热性能。以几种纳米材料(纳米氧化铝、纳米铜、十二水磷酸氢二钠)为成核剂,通过实验分析改性三水醋酸钠蓄热性能的变化情况,结果表明质量分数4%的十二水磷酸氢二钠在以2%的羧甲基纤维素钠(CMC)为增稠剂的分散环境下能够基本消除改性SAT的过冷现象。     

十二水硫酸铝钾相变蓄热材料研究进展北大核心CSCD

十二水硫酸铝钾[KAl(SO_(4))_(2)·12H_(2)O]具有相变潜热高、价格低廉和安全无毒等优点,是一种来源丰富的中低温无机水合盐相变蓄热材料,可以广泛应用在谷电蓄热、建筑供暖、产品节能、太阳能热利用以及电池热管理等领域。过冷度大与导热系数低等诸多水合盐的共性问题,严重影响了其蓄放热性能。十二水硫酸铝钾的相变温度偏高,将其制备成共晶或非共晶复合相变材料可以降低相变温度,由此扩大应用范围。本文通过对近年来十二水硫酸铝钾相变蓄热材料相关文献的梳理,综述了减小过冷度、提高导热系数以及复合调温的策略,着重阐述了成核剂、导热增强剂以及调温剂对十二水硫酸铝钾热物性能的影响,并介绍了十二水硫酸铝钾及其复合相变材料的主要应用研究情况。最后,对未来相关工作的研究方向进行了展望,包括新型添加剂及其对基材作用机理的探索、大量的熔化-凝固循环后结晶水损失的抑制和热可靠性的保障,以及相关应用领域的进一步拓展,为促进十二水硫酸铝钾相变蓄热材料的发展和实际应用提供借鉴。     

机械过冷CO2引射制冷系统性能研究

利用R134a机械过冷系统对CO2引射制冷系统（ERS）气体冷却器出口工质进行冷却,实验研究了在不同过冷度、排气压力及蒸发温度下机械过冷CO2引射制冷系统（MSERS）的性能,并与ERS系统性能进行了对比分析。结果表明,MSERS系统的COP随着过冷度及排气压力的变化存在最大值,最佳过冷度约为16℃,而最佳排气压力约为8.5Mpa;随着蒸发温度升高,MSERS系统的引射比及COP均增大,且引射比随蒸发温度增大的速度在低蒸发温度工况下比较小。MSERS与ERS系统性能的对比表明,在实验蒸发温度范围内MSERS系统的COP大于ERS系统,且在低蒸发温度工况下MSERS系统COP的改善幅度更大;在蒸发温度小于1℃的工况条件下MSERS系统的引射比比ERS系统的引射比提高了约2.5%～6.0%;在不同的一级节流阀前温度工况下,MSERS系统制冷量比ERS系统提高了约27.2%～35.5%,COP增大了约6.2%～17.6%。     

CdSe QDs-TiO_2复合光催化剂的制备及其光催化降解苯酚性能

以CdCl_2·2.5H_2O为镉源,硒粉为硒源,在水相中合成CdSe量子点,直接用巯基丙酸为连接剂制备出CdSe-TiO_2复合光催化剂。通过X射线衍射、透射电子显微镜、电化学交流阻抗和紫外漫反射光谱等表征方法证实合成的CdSe量子点结构特征,CdSe-TiO_2复合光催化剂具有良好的可见光吸收和光电性能。以CdSe-TiO_2为催化剂,研究CdSe量子点在TiO_2上的负载量、苯酚浓度、催化剂用量以及双氧水用量对催化降解苯酚的影响,在优化的工艺条件下,经可见光照射4 h,苯酚降解率达到87.4%。·O_2~-、·OH和空穴为光催化反应的主要活性中间体,用草酸铵、苯醌和叔丁醇分别作为空穴、·O_2~-和·OH的捕获剂研究3种活性中间体的影响,它们在CdSe QDs-TiO_2光降解苯酚体系中活性大小依次为·O_2~-·OH空穴。     

含动力学抑制剂的四氢呋喃水合物形成过程及盐效应

采用四氢呋喃水合物晶体生长法研究了聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯基己内酰胺（PVCap）两种动力学抑制剂（KHIs）的性能及盐（NaCl）的存在对其性能的影响,结果发现4%NaCl的添加显著提高了抑制剂体系的最大过冷度并延长诱导时间,使得抑制剂在低过冷度下仍具有较好抑制作用,表明盐与两种传统抑制剂具有较强的动力学协同抑制效应。同时,通过紫外可见分光光度计分析不同体系中水合物生长过程液相KHIs浓度随时间的变化规律,发现水合物成核诱导期液相浓度均无明显变化,但随着水合物生长,液相中PVP浓度匀速下降,而PVCap浓度变化不明显。表明抑制剂分子可能通过与水相互作用扰乱整体水结构从而抑制水合物成核,而在生长期则主要通过与水合物晶体结合阻碍水合物生长。相比PVP体系成核后大量的水合物生长,PVCap只需更少的量便可作用于水合物,表现出更好的抑制作用。     

管翅式相变蓄热器性能的实验研究

为了改善光管螺旋式相变蓄热器的蓄放热效果,在圆管上加装了矩形翅片,并通过选择复合体系的相变蓄热材料,实验研究了翅片螺旋式相变蓄热器的蓄热特性。实验结果表明:以80%Na2SO4·10H2O+20%Na2HPO4·12H2O的复合体系为蓄热介质,矩形翅片螺旋相变蓄热器的蓄热速度比光管式蓄热器提高了1/3,蓄热时间缩短了1/3,具有良好的蓄放热性能。     

碳酸锂钠共晶盐复合相变材料的储放热特性CSCD

对以碳酸锂钠共晶盐为相变材料,氧化镁颗粒为陶瓷基体和石墨为导热增强剂的复合相变材料模块储放热性能进行实验研究,并与纯相变材料进行了对比。结果表明,对于储热过程,添加有导热增强剂的复合材料模块储热性能明显高于纯相变材料,且其储热性能随着导热增强剂含量的增加而提高。当石墨质量含量从5%提高到30%时,材料模块整体的储热时间缩短29%。对于放热过程,实验考察了两种放热条件—自然对流和强制对流。结果表明,强制对流条件下材料模块的放热性能要优于自然对流条件下的放热性能。对比纯相变材料,复合材料模块的整体放热速率提高了近33%。     

热泵热水器用相变蓄热材料的性能研究

为选择最合适的蓄热材料用于蓄热型热泵热水器,对三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)和石蜡的蓄热性能进行比较。研究采用添加增稠剂和成核剂,防止三水醋酸钠(CH3COONa.3H2O)的过冷与相分离;在石蜡内添加膨胀石墨,复合相变材料的储(放)热时间比石蜡的大幅度减少。在复叠式热泵热水器中,以75%石蜡+25%膨胀石墨作为蓄热材料,其储热时间为152min,放热时间为20min。     

三水合乙酸钠复合相变材料的循环特性研究

三水合乙酸钠单位体积潜热约为同熔点下石蜡的2倍,但是具有严重的相分离和高过冷度,限制了其使用.本工作设计了一种使用半导体热电制冷片的循环测试装置,大幅缩短了循环实验周期,以用来研究三水合乙酸钠的循环特性.在过冷度稳定性探究中,通过添加十二水合磷酸氢二钠和纳米氧化铝为成核剂,以及羧甲基纤维素钠为增稠剂,进行了 0～500次循环测试.实验结果表明该复合材料在高循环后仍然可以有效的自发成核,并保持相对稳定的过冷度.在潜热稳定性探究中,通过三水合乙酸钠相图分析发现无水乙酸钠在水中的低溶解度是使其相分离的主要原因.为了降低复合相变材料潜热损失,通过增大十二水磷酸氢二钠含量以适当降低无水乙酸钠与结合水比例.结果表明,在500次循环后复合相变材料平均过冷度约为5～8℃,相变潜热与初始时大致相等,能够保持稳定.本研究为三水合乙酸钠的应用提供了参考,同时半导体热电制冷片的循环测试装置也可以用于其他相变材料循环特性研究.     

多元醇缩醛类PP成核剂的应用研究进展

综述了包括山梨醇和木糖醇在内的多元醇缩醛类聚丙烯(PP)成核剂的应用研究进展,比较了三代山梨醇缩醛类成核剂DBS、MDBS和DMSBS在PP中的应用性能,DBS熔点低,对PP增透效果差,使用过程中醛味大;MDBS对PP增透效果好,但使用过程中仍然会产生醛味;DMDBS熔点高,增透效果好,使用中无异味,但加工温度高;以混合醛合成的非对称成核剂PP增透效果好,成本低,使用过程不产生异味;不同代成核剂的物理复配有利于降低成本,提高应用效果;该类成核剂也可用于聚乙烯及其他聚合物的成核改性。对该类成核剂的改进集中在两方面,一方面是对成核剂本身进行改性,如山梨醇与混合醛缩合直接合成具有不对称结构的缩醛,或者将不同品种的缩醛进行物理共混、或者与其他类成核剂进行物理混合,再或者与其他助剂进行复合,目的都是为了发挥不同成分的协同效应,提高成核剂的综合性能;另一方面是对成核剂的加入方式如釜内与釜外,成核剂的分散方式如母粒形式、配成液体形式和成核剂与PP的加工工艺进行研究。在可预见的将来,还没有更好的成核剂可以取代山梨醇成核剂。     

辛烷值改进剂和工况对GDI轻型车非常规排放的影响

在底盘测功机上利用MEXA-6000FT等设备对比研究了NEDC/WLTC/FTP75三种循环工况和乙醇/MTBE两种辛烷值改进剂对轻型GDI车辆NO2/SO2/NH3/HCHO/HCOOH/C6H6/C7H8等十种非常规气体排放的影响,试验车辆为国内外不同厂家生产的3辆轻型GDI车辆。研究发现,循环工况对GDI轻型车非常规排放有明显影响,三种循环相比较而言,NEDC循环下HCHO、HCOOH、C6H6、C7H8、CH4、NO排放最高,FTP75循环下最低;相对于NEDC循环下,FTP75循环下HCHO降幅最小约25%,C7H8降幅最大约85%;NEDC循环下NH3排放最低;FTP75循环下NO2、SO2排放最低,WLTC循环下N2O排放最低。研究还发现,相对于普通汽油,乙醇汽油和MTBE汽油可以减少NH3排放40%以上,但HCOOH排放增加6倍以上,N2O排放增加20%以上。     

高温复合相变材料储热电暖器的储热性能CSCD

本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温度高,整体性能要优于镁砖显热电暖器。相同体积下两种电暖器储热量相当,但相变储热电暖器的重量可减轻1.6倍;在相同储热时间和储热温度下,同等重量的相变储热电暖器较镁砖电暖器可多储热68%。结果也展示了这类储热电暖器温度控制测点选择的重要性,当选取距离加热单元10 mm处的测点作为温度调控点时,电暖器内的平均温度和储热砖体的最高温度均能满足安全要求,而且加热单元电源在谷电8 h储热过程中只需启停两次。     

碳捕捉对电石渣-钢渣复合相变储热材料性能的影响

为资源化利用工业固废,降低储热系统成本,选取电石渣和钢渣1∶1混合进行CO₂捕集和封存,将封存CO₂的电石渣-钢渣混合材料作为骨架材料制备7种不同配比的NaNO₃/固碳电石渣-钢渣复合相变储热材料。通过热重分析法探究电石渣-钢渣混合材料的固碳性能,利用差示扫描量热法、高温热冲击法、X射线衍射法、电子显微法表征其储热性能、热循环稳定性、化学相容性和微观结构。结果表明,电石渣-钢渣混合材料的固碳率为24.48%;最佳热性能样品CC-SC4中NaNO₃、电石渣和钢渣的质量比为2∶1∶1,100～400℃工作温度内储热密度达到444.2 J/g,热导率为1.057 W/(m·K),各组分间具有良好的化学相容性;样品CC-SC4经历1440次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能。