石墨烯导热增强相变储能材料的制备及性能

为了提高复合相变储能材料的导热性能,以N,N,N-三甲基-1-十六烷基溴化铵(CTAB)改性剂,氧化石墨烯(GO)经有机化改性、还原反应制得功能化石墨烯(CTAB-RGO),并作为强化传热载体对癸酸-十二醇(CA-LA)共混物(相变储能材料)进行导热增强改性,获得新型石墨烯导热增强相变储能材料。结果表明,CTAB-RGO的加入提高了CA-LA相变复合材料的相变潜热、导热系数、热稳定性能等。添加1%CTAB-RGO复合材料的相变潜热为164.7 J/g,相对CA-LA混合物提高了22%;导热系数为高达0.94 W/(m·K),导热增强率为184%。     

两种方法还原GO制备RGO/MOF基复合相变材料及导热性能

对氧化石墨烯(GO)分别采用热还原(1200℃)和还原剂还原(水合肼)方法制备了两种还原氧化石墨烯(RGO)粉体。进而采用真空浸渍法，分别制备质量含量5%RGO,35%金属有机框架材料[MOF,MIL-101(Cr)-NH₂]和60%石蜡(PW)的复合相变材料(CPCM)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱对两种RGO的结构进行了考察，并用Hot Disk比较两种RGO对MOF基复合相变材料热导率的增强作用。结果表明：两种方法均有利于GO中含氧官能团的去除以及sp²杂化碳晶格有序度的变化，GO得到了有效还原。然而，负载两种RGO的金属有机框架材料基复合相变材料表现出了不同的导热性能。在常温下，MIL-101(Cr)-NH₂和纯石蜡的热导率分别约为0.21W/(m·K)和0.25W/(m·K)。加载5%还原剂法得到的RGO/MOF基复合相变材料的热导率值达到1.43W/(m·K),远远高于加载5%热还原法得到的RGO/MOF基复合相变材料的值[0.33W/(m·K)]。因此，与低...     

脂肪酸/SiO_2复合相变材料的制备和性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)和棕榈酸(PA)为相变材料并根据理论公式估算低共熔脂肪酸的组成配比和理论热性能,制备了4组三元低共熔脂肪酸。针对适用于夏炎热地区建筑领域的相变储能材料,选取月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸(LA-MA-PA)为相变芯材,用溶胶-凝胶法制备了LA-MA-PA/SiO_2复合相变材料,并测试了这种复合相变材料的结构和性能。结果表明:LA-MA-PA具有良好的热稳定性和结构稳定性,可均匀地嵌入到SiO_2多孔网络结构中,且相变芯材与载体复合后无新物质生成。LA-MA-PA/SiO_2球体颗粒光滑饱满,分散性良好其粒径约为3μm,经历100次热循环后脂肪酸没有明显的渗漏。这种复合相变材料的相变温度和潜热分别为29.6℃和91.1 J/g,具有良好的热稳定性。     

复合相变储冷材料的制备及性能研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂,多层石墨烯、TiO2/石墨烯(m(TiO2):m(石墨烯)=25∶75)和TiO2颗粒作为导热添加剂,加入到二元复合有机储冷材料中(m(壬酸):m(葵醇)=60:40),制备了复合相变储冷材料。通过吸光度、DSC和热导率测试等手段,对复合相变储冷材料的稳定性、相变温度、相变潜热及热导率进行了评价分析。结果表明,分散剂和导热添加剂的加入,对储冷材料的相变温度和相变潜热影响不大,但对热导率影响较大。当分散剂SDBS浓度为0.2 g/L,导热添加剂(分别为TiO2/石墨烯和TiO2颗粒)浓度为0.5 g/L时,复合相变储冷材料具有较好的稳定性,其热导率分别为为0.2211和0.2096 W/(m·K),相比没有加入任何导热添加剂的储冷材料的热导率(0.1738 W/(m·K)),分别提高了27.22%和20.61%;当分散剂SDBS浓度为0.3 g/L,导热添加剂多层石墨烯浓度为0.3 g/L时,复合相变储冷材料处于稳定状态,其热导率为0.2268 W/(m·K),相比0.1738 W/(m·K),提高了30.49%。由此可知,多层石墨烯可以更有效地增加复合相变储冷材料的热导率,这主要是由于石墨烯具有非常高的比表面积,有利于复合材料更加均匀地分散以及形成更加完善的网格结构,从而有效增加复合相变储冷材料的稳定性及热导率。选用多层石墨烯为导热添加剂(0.3 g/L),SDBS为分散剂(0.3 g/L),可以制备出体系最稳定、热导率最高的复合相变储冷材料。     

石墨烯改性高导热相变大胶囊的制备与性能表征

为了提升相变大胶囊导热性能,拓展相变材料应用范围,通过将石墨烯与海藻酸钠、相变微胶囊共混,并由钙离子交联后制得石墨烯改性相变大胶囊。通过拉曼光谱、扫描电镜表征石墨烯改性相变大胶囊组分及微观结构,通过差式扫描量热仪分析其相变储能性能,并比较了石墨烯改性后样品导热系数的变化。结果表明:石墨烯改性相变大胶囊是由海藻酸钠凝胶连接成簇相变微胶囊,并由石墨烯穿插其中。制备的石墨烯改性相变大胶囊包覆率为58.8%~63.6%,相变潜热为112.5~121.7J/g范围内,石墨烯的添加对相变大胶囊包覆率、相变潜热及相变温度影响不显著。经过石墨烯改性后的相变大胶囊导热系数显著提升,但随着石墨烯添加量的增加其导热系数提升效果降低。所制石墨烯改性相变大胶囊在不显著改变其相变储热性能的同时提升了导热性能,提高了相变大胶囊的换热效率,为进一步开发高性能相变储能发泡材料提供了技术支持。     

月桂酸-肉豆蔻酸-癸酸/膨胀石墨定形相变材料的制备与性能研究

采用超声波震荡法制备了月桂酸-肉豆蔻酸-癸酸三元脂肪酸共晶物,以膨胀石墨为基体,真空吸附法制备出月桂酸-肉豆蔻酸-癸酸/膨胀石墨新型复合相变材料。FT-IR、SEM和DSC的测试结果表明:脂肪酸与膨胀石墨间属于物理结合,具有良好的化学稳定性;复合材料的熔点为21.82℃,潜热值为121.5J/g,适用于建筑储能领域;1000次加速冷热循环后其熔点和潜热变化极小,显示了良好的热稳定性。由于膨胀石墨的加入,复合相变材料的导热能力显著提高,更利于相变材料的实际应用。     

改性氧化石墨烯包覆的双增强相变复合填料的制备及其导热性能（英文）

采用乳液混合法制备了改性氧化石墨烯(m-GO)包覆的核壳相变复合填料(P@m-GO),并填充于硅橡胶(SIR)基体中得到导热界面材料(P@m-GO/SIR)。主要研究了填料添加量对界面材料热性能和力学性能的影响。结果表明,双增强相变复合填料可以保证界面材料柔顺性,得到的界面材料P@m-GO/SIR具有较高的热导率和潜热值。当添加60 wt.%P@m-GO时,界面材料P@m-GO/SIR的热导率相较纯硅橡胶提高了11倍,为1.248 W·m~(-1)·K~(-1),潜热值可达87.7 J·g~(-1)。同时,界面材料的压缩弹性模量仅为1.01 MPa。     

月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究

以月桂酸为相变材料,膨胀珍珠岩为载质,利用真空吸附法制备出月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料(LA/EP-PCMs)。通过FT-IR、SEM、DSC、TGA对LA/EP-PCMs的微观结构、相变温度、相变潜热、热稳定性进行表征。结果表明:月桂酸能较好地吸附在膨胀珍珠岩孔隙内,它们之间的化学相容性良好。LA/EP-PCMs中月桂酸饱和含量为65%,此时其相变温度为41.3℃,热焓为110.1J/g。将5%的纳米石墨纤维(NGF)作为添加剂加入到LA/EP-PCMs中,其导热系数由0.09 W/(m·K)提高到0.16 W/(m·K),增长了77.7%。熔融凝固实验表明:掺入NGF将改善复合相变材料的蓄放热能力,其强化导热机理是在相变基体外表面和内部形成了导热网络。     

棕榈酸/二氧化硅复合相变材料制备及性能研究

采用"溶胶-凝胶"方法制备出具有不同棕榈酸质量分数的棕榈酸/二氧化硅复合相变储能材料,分别利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、和热常数分析仪(Hot Disk)等仪器对复合相变储热材料的性能和结构进行了表征和测试。DSC测试分析得出复合材料拥有较好的相变可逆性,而相变潜热及相变温度与纯棕榈酸相比均降低,XRD分析得出棕榈酸与二氧化硅之间是通过嵌合关系,Hot Disk表明复合相变材料导热系数及热扩散率比纯棕榈酸有显著提高,有效地提高换热效果。     

月桂酸-硬脂酸/SiO2复合相变材料的实验研究

相变蓄热技术能够收集太阳能等低品位热源形成稳定的“能量池”,为建筑保温蓄热或末端能量利用提供稳定的热源。本文选取月桂酸和硬脂酸作为基本有机相变材料,采用步冷曲线法测量并绘制了两种材料的二元平衡相图,得到二者最小共熔点混合质量比例是月桂酸为70%,硬脂酸为30%,此时混酸的相变温度为31.2℃,相变潜热为264.3 kJ/kg;为增强相变材料的热稳定性和导热性能,预防或缓解在熔解-凝固热循环中出现的蠕流分层现象,以质量比为70%月桂酸和30%硬脂酸形成的混酸为基本材料,添加具有三维网络结构的SiO2硅溶胶进行复合材料的调制和测试,结果表明,当SiO2在复合材料中所占质量比例为35%时,混酸完全被四面体状的SiO2所包覆固定,形成稳固的相变主体。多次循环实验显示,复合相变材料的相变温度为30.8℃,相变潜热值为104.1 kJ/kg,虽然相变潜热值有所降低,但热稳定性大大增强。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

纳米氧化铜/辛酸-肉豆蔻酸相变储能材料的制备及热物性

辛酸(OA)-肉豆蔻酸(MA)是一种极有发展潜力的相变材料,但是因过低的导热系数限制了其进一步大规模推广。通过添加纳米氧化铜(CuONP)改善其导热性,制备了一种融化温度在7~9℃的可用于空调蓄冷系统的新型相变储能材料。利用理论模型预测OA-MA二元共熔体系的融化温度与相变潜热,发现计算结果与实验不符。对比不同分散剂对CuONP的分散效果,发现白猫洗洁精分散效果最好。通过步冷试验、差示扫描量热法(DSC)、瞬态平面热源法(Hotdisk)及加速热循环实验,对比不同质量比CuONP对OA-MA在宏观热表现、融化温度、相变潜热、导热系数与热扩散率等方面的影响来研究纳米流体的传热传质机理,并提出了热扩散率与相变潜热的拟合曲线;根据材料300次与600次循环后的融化温度与相变潜热,发现该材料循环热稳定性较好。     

纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET复合相变纤维形态和热学性能的影响

以月桂酸和棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和纳米二氧化硅(SiO2)为原料,通过静电纺丝的方法成功制备了新型的LA-PA/PET/SiO2定形相变复合纤维。分别采用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET/SiO2复合相变纤维的形貌结构和热学性能的影响。SEM观察结果显示,随着纳米SiO2的加入,复合相变纤维表面呈现出光滑的形态特点,纤维直径有所降低;且随着纳米SiO2含量的增加而逐渐减小。DSC分析结果表明纳米SiO2的含量对复合相变纤维的熔化焓值和结晶焓值有一定的影响,对相变温度没有显著性的影响。     

二元脂肪酸/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的制备及性能

采用真空浸渗法制备了癸酸-月桂酸（CA-LA）/硅藻土助滤剂定形相变储热复合材料,对样品进行扩散-渗出圈测试、FTIR、SEM、BET、DSC和TG等表征分析,研究了硅藻土助滤剂对CA-LA二元低共熔脂肪酸的定形性能和吸附容量及CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的热物性、热稳定性和蓄放热性能。结果表明：无渗出圈产生的CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料中,硅藻土助滤剂对CA-LA的吸附量约为49.88wt%,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的相变温度和相变潜热分别为21.8℃和75.45 J/g;TG和热循环试验结果表明,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料具有良好的热稳定性,经历100次热循环后相变温度和相变潜热的变化量较小;蓄放热性能测试结果证明CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料能够进行蓄热和释热,起到明显的调节和控制环境温度的作用,可应用在建筑节能和储热领域。     

二元脂肪酸/生物基SiO_2复合相变材料的制备与性能

为了获得适用于建筑领域的相变材料和相变温度,选用月桂酸(LA)和棕榈酸(PA)共混制备的二元低共熔脂肪酸(LA-PA)作为储能材料,废弃稻草和稻草灰提取的生物基SiO_2(b-SiO_2)粉末作为载体,采用熔融浸渗法制备了LA-PA/b-SiO_2定形相变储能材料。采用FTIR、XRD、比表面测试、SEM、DSC、TGA对LA-PA/b-SiO_2复合相变材料的结构与性能进行分析。结果表明:LA-PA和b-SiO_2并不是简单的物理相互作用;LA-PA被束缚在b-SiO_2多孔网络中,从而在固相变为液相时,相变材料不会泄露。通过XRD分析可得,随着b-SiO_2含量的增加,LA-PA/b-SiO_2复合相变材料的结晶度降低。由DSC和TGA分析可知,LA-PA/b-SiO_2复合相变材料具有良好的相变性质和热稳定性,相变焓在67.36~146.0J/g之间。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

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。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。     

A capric–palmitic–stearic acid ternary eutectic mixture/expanded graphite composite phase change material for thermal energy storage

This paper demonstrated a capric acid–palmitic acid–stearic acid ternary eutectic mixture/expanded graphite (CA–PA–SA/EG) composite phase change material (PCM) for low-temperature heat storage. The CA–PA–SA ternary eutectic mixture with a mass ratio of CA:PA:SA = 79.3:14.7:6.0 was prepared firstly, and its mass ratio in the CA–PA–SA/EG composite can reach as high as 90%. The melting and freezing temperatures of CA–PA–SA/EG composite were 21.33 °C and 19.01 °C, and the corresponding latent heat were 131.7 kJ kg⁻¹ and 127.2 kJ kg⁻¹. The CA–PA–SA/EG composite powders can be formed into round blocks by dry pressing easily, with much higher thermal conductivity than CA–PA–SA. Thermal performance test showed that the increasing thermal conductivity of CA–PA–SA could obviously decrease the melting/cooling time. Thermal property characterizations after 500 heating/cooling cycles test indicated that CA–PA–SA/EG composite PCM had excellent thermal reliability. Based on all these results, CA–PA–SA/EG composite PCM is a promising material for low-temperature thermal energy storage applications.     

正癸酸-月桂酸-硬脂酸三元低共熔体系/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

将正癸酸(DA)、月桂酸(LA)和硬脂酸(SA)熔融共混制备了三元体系相变材料(DA-LA-SA),以DA-LA-SA为相变材料,膨胀石墨(EG)为载体材料,用熔融共混法制备不同DA-LA-SA含量的三元低共熔脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料(DA-LASA/EG-PCMs)。采用FT-IR、XRD、SEM、TGA和DSC对其组成成分、晶体结构、微观形貌、相变温度和相变焓进行表征。结果表明,当DA、LA和SA的质量配比为1∶8∶1时,DA-LA-SA具有较低的相变温度和较高的相变焓;EG由大量的微孔构成,通过微孔束缚和表面吸附与DA-LA-SA物理结合,具有良好的稳定性;EG质量分数为10%时,所制备的DA-LA-SA/EG-PCMs三元相变体系复合相变材料的相变温度为38.6℃,相变焓为123J/g,导热系数为3.572 1 W·(m·K)-1,分散均匀,颗粒粒径较小,具有优良的热性能和稳定性。