新型相变储能材料的研究

相变储能材料技术是近年来材料领域新兴的研究热点,该技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值．笔者主要介绍了相变储能材料的相变机理及分类,以及利用低共熔点原理制备一种新型的“相变合金”．并采用活性炭及废弃硅藻土对制备的相变材料进行吸附．通过实验研究,制备了一种储热密度大、相变温度较低、适于在建筑结构中的固-固型相变材料．     

相变材料在建筑节能及其它领域的研究与应用

相变材料可制成具有储能和调温功能的新型建筑材料,具有储能密度大及近似恒温下的吸热放热等优点,能有效维持室内环境的舒适度,并降低建筑采暖制冷所需的能耗和费用,在建筑节能领域具有广阔的应用前景．此外,相变储能材料在废热回收、冷却、控温等多个领域也都有所应用．本文主要论述了相变材料的分类、蓄热机理及相变建筑材料的复合工艺等,重点介绍了相变材料在国内外建筑节能及其它领域的研究与应用．     

相变储能材料的研究进展

介绍了相变储能材料的分类和特点,以及国内外最新的研究进展;讨论了相变材料的制备方法、模拟研究和存在的问题;提出了相变储能材料模型;探讨了相变材料在建筑领域的应用和发展前景。     

影响多孔定型相变储能材料性能的因素分析

太阳能作为一种可再生能源, 因其在解决日益增长的能源需求和温室气体排放方面的巨大潜力受到越来越多的关注。然而, 太阳自身的间歇性和随机性大大限制了太阳能的转换和储存效率。近年来, 基于固-液相变储能 材料的潜热储存系统, 由于具有高储热密度和出色的化学稳定性, 有望成为提高太阳能吸收和转换的合适方法。但固-液相变储能材料在实际应用中常受到自身相分离、换热速率低、过冷、熔融状态泄漏、性能不稳定等限制。其 中一种解决方法是将多孔载体与固-液相变储能材料相结合来制备多孔定型相变储能材料。介绍了相变储能材料的储能机理和传热强化机理, 系统分析了多孔载体材料的种类、制备方法对多孔定型相变储能材料的影响及其潜 在应用。     

相变储能建筑材料的应用研究进展

利用相变材料的相变潜热来实现能量的贮存和利用,有助于开发环保节能型复合材料.通过将相变材料与建筑材料基体复合,可以制成相变储能建筑材料.本文介绍了相变材料的发展过程、相变蓄能围护结构材料的制备方法,并对用混凝土、石膏板、保温隔热材料及砂浆等建筑材料与相变材料复合制成的相变储能建筑材料进行了阐述,提出了相变储能材料在建筑材料中的发展方向.     

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

相变储能保温砂浆的制备、性能与应用研究

介绍了相变储能保温砂浆的制备方法,探讨了不同因素对各项性能的影响。研究结果表明：加入相变材料月桂酸对砂浆的抗压和抗折强度有一定影响,且随着相变材料用量的增大,力学强度减小越多。 SEM结果表明月桂酸与膨胀珍珠岩能够很好的融合。应用研究结果表明相变材料具有较显著的调温控温作用,这一成果可为相变材料在实际工程中的应用提供技术支持。     

Mg-Zn-Sn 合金相变储热性能

利用真空快速磁感应加热炉制备Mg-Zn-Sn合金相变储能材料。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差式扫描热分析仪(DSC)等分析技术研究了4种不同配比Mg-Zn-Sn合金相变储能材料的微观结构和储热性能。结果表明:4种储热材料的相变温度在320～370?C之间,相变潜热随成分Zn和Sn的增加而增加,其中Mg-35Zn-35Sn(质量分数)合金相变潜热最高,为79.54 J/g。结合微观结构和相变潜热分析发现,在合金制备过程中,Mg和Zn形成金属化合物Mg2Sn,不利于合金材料的相变储能;合金材料在升温相变储能过程中,材料不会损耗。     

相变储能材料溶胶-凝胶复合法研究

提出一种采用溶胶-凝胶法对相变储能材料进行复合的制备方法.在模拟环境中,重点研究了制备工艺各因素如陈化时间、陈化温度、相变材料用量、分散剂用量和超声波分散时间等对复合相变材料的影响.研究表明:当相变材料加入量为14 g、陈化温度为80℃、陈化时间为4 min、分散剂用量为1.5 g和超声波分散时间为10 min时,制备出的储能复合相变材料具有极好的热性能,达到了储能效果.     

膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究

用膨胀珍珠岩多孔基体与有机羧酸进行物理复合,制备建筑储能材料,通过SEM分析了复合储能材料的微观结构,通过DSC测试其相变温度、相变焓.结果表明:辛酸、月桂酸和豆蔻酸与膨胀珍珠岩的最佳吸附量约为55%、45%、40%,膨胀珍珠岩/辛酸复合相变储能材料有合适的相变温度,膨胀珍珠岩/豆蔻酸复合储能材料有较高的相变焓.     

相变储能材料应用研究

根据相变材料的分类及其特点,介绍了相变材料在太阳能、建筑、纺织行业、农业等工业与民用方面的应用,概括和评述了相变储能复合材料的制备方法及其研究进展,指出当前存在问题以及目前值得深入研究的课题。     

柔性聚乙二醇基相变储能材料的研究进展

固固相变材料(SSPCMs)在低温时放热,高温时吸热,具有储能特性,受到研究者的重点关注。聚乙二醇(PEG)具有焓值高、相变温度随分子量的变化范围广等优点,但其固液相变特性使其应用受限,所以通常将PEG封装后制备SSPCMs。但是封装后由于非热活性骨架的存在而使其储能密度、热导率和柔性均有所下降,目前的研究重点是在确保柔性的前提下提高热导率和储能密度。从掺杂多孔材料、微胶囊化、静电纺丝技术和聚合物交联四个方面对提高PEG的储能密度与柔性的方法进行了论述,并展望了未来的研究方向以及存在的挑战。     

相变储能水箱蓄放热性能多因素模拟分析

目的研究多种影响因素下的相变储能水箱蓄放热性能,优化相变储能水箱设计参数.方法以CFD软件为平台,从4个方面模拟了11组相变储能水箱的蓄放热情况,确定最优的相变储能水箱设计参数.结果模拟结果表明,采用直径30 mm相变封装单元的水箱蓄放热速度比采用40 mm和50 mm相变封装单元的水箱更快.放热阶段应在满足供热需求的前提下选取较小的水箱进水流速.相变材料(PCM)的导热系数提高0.1 W/(m·K),节省了近50%的蓄放热时间.相变封装单元交错排列时相变储能水箱蓄放热效果好于顺序排列.最后选取最优的设计参数进行模拟,模拟结果显示放热时水箱出水被加热2℃以上的时间为1.45 h,占总放热时间的63%.结论笔者分析得出的结果将为实际相变储能水箱的设计提供参考,有利于提高相变储能水箱的蓄放热性能.     

含脂酸类相变材料的相变墙板热特性分析

目的进行含脂酸类PCM的相变墙板的热性能分析,探讨其热性能对减少建筑能耗,降低空调负荷的可能性.方法在充分考虑北方地区夏季昼夜的气候条件和国家节约用电的峰谷电价差政策的基础上,利用DSC进行相变储能材料性能测试与分析,优选出两种脂酸类相变材料,制成相变储能墙板,分析其热特性.结果确定了两种分别适合于北方寒冷地区夏、冬季节应用的脂酸类PCM混合物,它们的相变温度在北方地区实际室内空调设计温度范围内,具有很高的相变潜热,把相应的PCM溶入石膏板后具有较高的相变潜热,为充分利用北方地区夏季的夜间自然冷风和峰谷电价差政策提供了先决条件.结论相变墙板不但起到移峰填谷、减少建筑能耗、降低空调负荷、提高经济效益等作用,而且还会大大改善房间的舒适度,为北方地区的空调发展开辟新的空间.     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响。采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg（ΔT=100℃）,储热性能较好。     

新型蓄能技术-相变蓄能

综述了相变材料的研究进展,介绍了相变材料的种类和特点,讨论了固-液相变、固-固相变蓄能材料的性能和优缺点.并指出该领域中有待解决的问题及目前所采用方法,展望了蓄能技术的发展前景.     

聚乙二醇/氧化石墨烯相变储能材料研究

以氧化石墨烯(GO)为载体材料和导热增强相,聚乙二醇(PEG)为相变材料,制备得到了聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)复合相变储能材料。对产物进行FTIR、SEM、DSC等测试表征,并分析了GO的添加量对制备得到的PEG/GO复合相变储能材料的相变稳定性和导热性的影响。实验结果表明,GO的高比表面积和二维片层结构有利于提高其对PEG的吸附效果,当GO含量为15%时,PEG/GO复合相变材料在高于PEG熔融温度时具有良好的形状稳定性,其热导率与纯PEG相比提高了近6倍,同时复合材料仍具有较高的相变焓。     

新型相变储能电热地板采暖系统

目的建立新型的相变储能电热地板采暖系统，分析系统的热舒适性和移峰填谷效率．方法采用DSC差示扫描量热计法选取最佳相变材料，建立电加热相变储能电热地板采暖系统，利用数据采集系统采集采暖期内系统和室内外空气的温度变化等重要参数，统计分析．结果相变储能电热地板采暖系统具有与普通地板采暖系统相似的室内空间温度场分布规律，人体热舒适性好，在夜间低谷电时期加热相变材料蓄热。用于白天供热，移峰填谷效率为53％～67％．结论采用相变储能电热地板采暖系统方式的房间内温度场分布增强了人体的热舒适性．系统可利用廉价低谷电储存热能。在峰平时段释放热量，有效实现移峰填谷．对提高人们生活质量，满足舒适性与实现建筑可持续发展有积极意义．     

石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究

以三水醋酸钠作为储能单元、环氧树脂为载体制得复合相变储能材料,它在熔点温度时表现出很强的稳定性和储能效果.通过向复合相变储能材料中添加导热率高的且具有多孔吸附性的膨胀石墨,可进一步提高导热性能和密封性能.结果表明,当三水醋酸钠质量分数为60％,膨胀石墨为5％时,相变储能材料相变焓为148.5 J/g,导热率为0.891 W/(m℃),且稳定性良好.     

夏季昼夜温差较大地区相变墙蓄冷可行性分析

目的把相变储能技术应用在夏季昼夜温差较大地区，使相变墙夜间通过通风蓄冷。调节室内温度．方法从降低建筑能耗和利用可再生能源的角度出发，选取癸酸（CA）、月桂酸（LA）两种有机混合物作为相变材料，将建筑材料浸入有机相变材料中制成一种新型复合储能构件。对气象数据以及相变材料进行了分析和实验测试．结果通过测试可知选取的有机混合物的相变温度为18．491～24．262℃，符合室内舒适温度范围．通过对气象数据以及对相变材料的实验测试分析可知．昼夜温差较大地区夏季可以应用相变储能墙板实现夜间通风蓄冷，白天吸收室内多余的热量，调节室内温度，提高室内的舒适性．结论相变墙板的应用使室内和室外之间的热流波动幅度减弱。外扰作用时间被延迟，从而可以降低建筑物供暖、空调系统的设计负荷，达到节能的目的．