以高岭石稳定的Pickering乳液为模板制备高岭石聚脲微胶囊及相变性能研究

相变微胶囊以其优异的储热性能被广泛用于建筑节能等领域,但是,由于传统相变微胶囊常以表面活性剂所稳定的乳液为模板,由单一高分子聚合物形成囊壁,导致其热稳定性和储热性能较低。本文通过在高岭石稳定的水/石蜡乳液界面处引发异佛尔酮二异氰酸酯和水发生聚合反应,成功获得了囊壁为高岭石聚脲包封客体为石蜡的相变微胶囊。结果表明:相变微胶囊形貌规整呈球形,微胶囊平均粒径为42μm并可通过调控乳液液滴大小实现尺寸调控;该微胶囊的石蜡包封率达85.3%,相变点为49.6℃,热分解温度为218℃,相变潜热高达175.7 J/g。以高岭石稳定的Pickering乳液为模板所制备的相变微胶囊具有良好的热稳定性和相变潜热,有望作为相变储热材料应用于节能领域。     

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.     

相变乳液的制备、性能与应用

相变材料是一类通过相变吸收或释放大量热量、实现热能存储和利用的材料,作为传热介质,相变材料的使用有助于热能使用效率的提高和低密度能源的开发利用。由相变材料在表面活性剂的作用下分散于传热流体中形成性能稳定的微/纳米相变乳液,是一种集储热与强化传热功能于一体的潜热型功能热流体。本文评述了相变乳液的制备及性能的研究进展,着重分析了相变乳液的稳定性、热性能及流变特性等主要性能,介绍了相变乳液的应用现状,并对相变乳液发展进行了展望。     

太阳能中温相变储热材料的研究进展与展望

采用相变储热材料(PCMs)的潜热储蓄技术是最有效的热能贮存方式之一,它被广泛地应用在太阳能热利用、工业余热回收、建筑节能等领域。综述了当前国内外相变储热材料的最新研究进展,介绍了储热技术及材料的分类、选择、性能及其应用。重点论述了100~450℃温度范围内中温相变储热材料的分类、制备和应用。最后展望了开发新型中温相变储热材料的努力方向和发展前景,提出开发高性能微/纳复合结构储热材料是未来研究的重点。     

潜热型功能热流体的研究进展

潜热型功能热流体是一种集储热与强化传热功能于一体的新型工质.简要介绍了潜热型功能热流体的类型及其研究进展,综述了潜热型功能流体的性能,着重分析了构成悬乳液的相变微胶囊的性能.相变材料的加入能明显强化流体的传热性能,增加热能储存密度和比热容,因而可减少工质流量.相变乳液主要存在粘度大、流动阻力增加等不足,而纳米相变微胶囊悬浮液则可克服上述缺陷.     

熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势

熔融盐相变储热材料具有潜热大、储能密度高、过冷度小、热稳定性好、成本低等优点,广泛应用于太阳能热利用的储热介质.在对熔融盐相变储热材料进行分类的基础上,综述了国内外对碳酸盐、氯化盐和硝酸盐等储热材料在热物性和腐蚀性方面的研究现状.针对熔融盐储热材料导热率低的问题,详述了以膨胀石墨、金属、陶瓷、陶土等为基体材料、熔融盐为附体材料的高导热率复合材料制备方面的研究进展.最后展望了熔融盐相变储热材料的研究趋势.     

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.     

石墨/石蜡复合相变储热材料的热性能研究

膨胀石墨(EG)在超声作用下解离成微米级石墨片层(MSGF),并加入到石蜡基体中制备得到石墨/石蜡复合相变储热材料,并对复合相变材料的结构和热性能进行表征。实验结果表明,该石墨/石蜡复合相变储热材料储热速率加快,化学性质稳定。随MSGF质量分数的增加,固态及液态复合材料的导热系数均呈非线性显著增长,相变温度及相变潜热略有降低。     

不同乳化剂作用下三聚氰胺-甲醛@正十八烷微胶囊相变复合材料微观形貌和热性能

采用原位聚合法,通过改变非离子/阴离子乳化剂组合制备了一系列以正十八烷(OD)为芯材、三聚氰胺(M)-甲醛树脂(F)为壁材的微胶囊相变储能材料,并借助FTIR、SEM、DSC和激光粒度分析仪等手段系统研究了乳化剂复配对M-F@OD微胶囊相变材料微观形貌和相变潜热的影响。结果表明,不同乳化剂组合及掺量对M-F@OD微胶囊相变材料的形貌和性能产生显著影响,当采用非离子和阴离子复合乳化剂时,M-F@OD微胶囊相变材料团聚现象得到明显改善,粒径分布更加均匀,颗粒尺寸进一步细化,粒径大小范围为0.1~1μm,储热能力明显提高,相变潜热达到70.86J/g。     

25#相变蜡-十四醇相变共晶材料的制备及性质研究

为了解决单一相变材料热工性质的不足,以25~#相变蜡-十四醇相变共晶材料(PCEM)为芯材,三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)和三聚氰胺改性酚醛树脂(MPF)为壁材,通过原位聚合法制备了相变微胶囊,探讨了壁材种类、乳化剂用量及乳化转速对微胶囊的影响,并采用SEM、DSC、FT-IR、TG对微胶囊的微观结构、热学性质及稳定性进行测试分析。结果表明,以MUF为壁材,所制备的微胶囊近似球形,粒径分布均匀,其相变温度和相变潜热分别为22.43℃和74.00 J/g,包覆率高达74.88%。芯材与壁材之间仅为简单的物理嵌合,且50次冷热循环后微胶囊的储热性能几乎未发生变化。当温度高于190℃,微胶囊才会出现明显的失重现象,具有良好的储热性能和热稳定性。因此,PCEM在建筑节能领域具有良好的应用前景。     

相变材料蓄冷板凝固过程的传热研究

采用精确解法与积分近似相结合的方法,对一种自制相变材蓄冷材料充冷凝固过程的相变导热问题进行了求解.获得了该蓄冷介质在板式蓄冷器中凝固时的相界面移动速度,边界面热流密度随时间变化的规律,及不同工况下蓄冷板厚度与预测蓄冷时间的关系.计算结果与实验结果吻合较好.结果表明,边界面的热流密度随固相区厚度的增加而减小;预测蓄冷时间随冷媒流体温度的降低而减小,随平板厚度的增加而增加.     

正十八烷相变纳胶囊/多壁碳纳米管流体的制备及性能表征

采用原位聚合法合成了一种以正十八烷为芯材,密胺树脂为壁材的相变纳米级胶囊;通过超声搅拌将相变纳胶囊和功能化的多壁碳纳米管复合,得到一种稳定的复合相变流体,并通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、Zeta电位和差示量热(DSC)等手段对其进行表征。结果表明:Fenton试剂处理过的多壁碳纳米管表面带有大量的—OH和—COOH等亲水性基团;合成的正十八烷相变纳胶囊为直径200~400nm的表面光滑的圆球形;Zeta电位测试结果显示,当表面活性剂曲拉通X-100和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的用量都为3.3%时,复合相变流体的分散稳定性最好;DSC结果显示,复合相变流体使用前、后烘干物的熔融焓和结晶焓都在110J/g左右。     

界面聚合法制备微胶囊相变材料的试验研究

以相变石蜡为芯材,廉价的聚脲和聚氨酯为壁材,采用界面聚合法制备了单层和双层壁材微胶囊相变材料,并用差示扫描量热仪(DSC)和TG分析仪分别对所制备的单层壁材微胶囊和双层壁材微胶囊进行了测试.结果表明,与同条件下制备的单层壁材微胶囊相比,双层壁材微胶囊在合成过程中反应充分、产率较高,在室温环境下相变温度为19.02℃,且保持了较高的相变潜热(79.9J/g),适合于建筑用相变材料.     

相变蓄热型空气源热泵系统的模拟

为提高空气源热泵系统的低温适应性,将相变蓄热技术与空气源热泵结合,实现白天蓄热、夜晚放热的运行模式。本文通过模拟研究了相变蓄热型空气源热泵系统的蓄放热特性和应用多级相变材料对系统的影响。结果表明：系统蓄热量随时间线性增大,380 min时达到18.94 kW·h,平均COP为2.51;系统放热量先随时间线性增大,随后增大速率有所减缓,180 min时达到13.58 kW·h。放热过程进口水温为35℃时,系统经过6次蓄放热循环后达到稳定运行状态,蓄放热效率为99.06%。相比单级PCM,应用三级PCM的系统蓄热时间缩短9.60%,COP提高3.97%,总■效率提高4.84%,其中降低过冷区PCM熔点对提高系统性能起到关键作用。     

相变储能材料应用于建筑围护结构中的研究

探讨了相变储能材料的种类、性能和发展历史,并对其进行了优劣评价.根据材料的相变温度选择宜于在建筑围护结构中使用的相变储能材料,研究了相变材料与现有建筑材料结合的方法,分析了墙体中加入相变材料的房间在夏季的热性能和节能效果,提出了几个近期需要解决的问题.     

A novel enthalpy formulation for multidimensional solidification and melting of a pure substance

This paper presents a new finite-difference formulation of the multidimensional phase change problems involving unique phase change temperature. The solutions obtained with this formulation show that the problem of “waviness” of the temperature histories encountered with the conventional enthalpy formulation is now removed. The formulation derived provides a simple method for “local” tracking of the interface using the enthalpy variable in a novel way. During the solution of the finite-difference equations, the present formulation obviates the need for “book-keeping” of the phase-change nodes, and hence allows solution of the equations by tridiagonal matrix algorithm. It is argued that the benefits of enthalpy formulation can be extended to phase-change problems involving convection by solving the equations of motion on non-staggered grid.     

Hierarchical graphene foam-based phase change materials with enhanced thermal conductivity and shape stability for efficient solar-to-thermal energy conversion and storage

Recently,graphene foam (GF) with a three-dimensional (3D) interconnected network produced by template-directed chemical vapor deposition (CVD) has been used to prepare composite phase-change materials (PCMs) with enhanced thermal conductivity.However,the pore size of GF is as large as hundreds of micrometers,resulting in a remarkable thermal resistance for heat transfer from the PCM inside the large pores to the GF strut walls.In this study,a novel 3D hierarchical GF (HGF) is obtained by filling the pores of GF with hollow graphene networks.The HGF is then used to prepare a paraffin wax (PW)-based composite PCM.The thermal conductivity of the PW/HGF composite PCM is 87％ and 744％ higher than that of the PW/GF composite PCM and pure PW,respectively.The PW/HGF composite PCM also exhibits better shape stability than the PW/GF composite PCM,negligible change in the phase-change temperature,a high thermal energy storage density that is 95％ of pure PW,good thermal reliability,and chemical stability with cycling for 100 times.More importantly,PW/HGF composite PCM allows light-driven thermal energy storage with a high light-to-thermal energy conversion and storage efficiency,indicating its great potential for applications in solar-energy utilization and storage.     

蓄冷球凝固的FLUENT数值模拟研究

利用计算流体力学软件FLUENT凝固/熔化模型对一种相变材料蓄冷球的凝固过程进行数值模拟研究,得到了在第一类边界条件下蓄冷球凝固过程的温度场分布、相界面移动规律,并分析了凝固时间与壁面温度和球径的关系。所得到的结论对相变问题的数值模拟以及相变蓄能装置的设计具有重要的参考价值。     

Measurement of the thermal coefficients of nonreversible phase-change optical recording films

We have developed a procedure to obtain the critical temperature for the amorphous-to-crystalline phase transition as well as the thermal conductivity and the specific heat of the phase-change media of optical recording. The procedure involves estimating the thermal conductivity from the data obtained by measuring the threshold cw laser power required for inducing phase transition. Then, from the data obtained in short-pulse measurements, we estimate the specific heat. In principle this method can yield the thermal parameters of any number of layers, so long as one of the layers is made of a phase-change material having a well-defined transition temperature.     

基于硫系相变材料的存储机理和方法的研究进展

以GeSbTe及AgInSbTe等硫系合金化合物为载体,较全面地介绍了当前相变存储研究领域比较热门的几种存储方法,对各自的研究进展作了必要阐述,重点突出探针相变存储技术的研究方法,并对各种方法的优缺点进行了比较说明,同时结合自身研究实际,展示相变存储的研究方向和所取得的成果,并进一步列举了一些尚待解决的问题,指出了其今后发展的一般趋势.