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。     

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。     

脂肪酸定形相变材料的制备及性能表征

以癸酸-棕榈酸(CA-PA)为相变主材料,活性炭或膨胀石墨为支撑材料,采用真空吸附法制备了脂肪酸定形相变材料。样品的化学结构通过红外光谱表征;表面微观结构通过扫描电子显微镜表征;热物理性能(相变温度、相变潜热等)和热循环性能通过差式扫描量热仪表征。结果表明:CA-PA和活性炭或膨胀石墨都只是简单的嵌合关系,没有发生化学反应生成新物质;CA-PA可以很好地吸附到活性炭或膨胀石墨中;定形相变材料的储放热性能良好,CA-PA-50%活性炭的融化温度为22.7℃,融化潜热为66.38J/g,CA-PA-10%膨胀石墨的融化温度为22.16℃,融化潜热为111.5J/g;热循环稳定性良好,可以经历500次加速热循环。     

癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸-月桂酸低共熔物为相变材料,多孔石墨为基体,利用多孔石墨的吸附特性,制备出癸酸-月桂酸/膨胀石墨定形相变储能材料。采用DSC、ESEM、融化凝固过程分析对定形相变储能材料进行了结构和热性能研究。结果表明,癸酸-月桂酸被有效地包封在多孔石墨孔内,并且在定形相变材料中占80.47%(质量比);定形相变材料的相变温度为19.50℃,相变焓为93.18J/g;与癸酸-月桂酸相比,定形相变材料的导热性能有一定程度的提高。     

工业石蜡和脂肪酸二元混合物储热性能研究

以工业石蜡和脂肪酸二元混合物为研究对象,通过差示扫描量热仪研究其相变温度、相变潜热以及过冷度,旨在降低单纯脂肪酸作为相变材料的应用成本,并拓宽相变温度范围,增加相变潜热值。研究结果表明:相比于单一脂肪酸,石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物降低了相变温度且提高了相变潜热,适合围护结构储能。石蜡-肉豆蔻酸、石蜡-硬脂酸、石蜡-棕榈酸混合物的相变温度虽然在某些配合比条件下比单一脂肪酸的相变温度低,但仍在40℃以上,不适合应用在围护结构储能中,可用在余热回收用相变换热器等其他节能系统。石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物的过冷度较小,是围护结构储能的理想材料。     

月桂酸复合相变材料的制备与性能研究

将膨胀石墨加入到月桂酸中,用熔融共混法制备了月桂酸复合相变材料,采用扫描电镜、差示扫描量热仪、综合热分析仪、傅里叶红外光谱仪等对复合相变材料的微观结构、相变性能、稳定性等性能进行了表征分析。测试结果表明,月桂酸复合相变材料结构上是硬脂酸与膨胀石墨的物理结合,未发生化学反应生成其他物质,保持了两者的优良性能;随着膨胀石墨含量的增加,复合相变材料热稳定性提高,导热性能增强,热效率提高,同时,相变温度和相变潜热降低。     

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。     

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。     

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。     

癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸为相变材料、膨胀珍珠岩为载体,采用真空吸附法将相变材料吸附到膨胀珍珠岩孔隙内,制备出癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料。采用SEM、FT-IR及DSC分别对复合相变储能材料的形貌、结构、相变温度和相变潜热进行表征。结果表明:癸酸能很好地吸附到膨胀珍珠岩的孔隙内,当癸酸的质量分数达到70%时,吸附量达到最大,起始相变温度为30.91℃,相变潜热达109.74J/g;癸酸与膨胀珍珠岩的复合为物理复合,没有改变癸酸的相变储能特性。     

脂肪酸二元混合物储热性能的实验研究

选取癸酸、硬脂酸、月桂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸5种脂肪酸按预先设定的比例混合配制脂肪酸二元混合物,利用差示扫描量热仪测试混合物的相变温度和相变潜热,以寻找具有合适的相变温度、较大的相变潜热,能用于相变围护结构的脂肪酸混合物。结果显示:脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热相比单一组分的值有所降低;含葵酸的二元脂肪酸混合物的相变温度较低,范围大致为20~30℃,且相变潜热也较大,是用于墙体储能的理想相变材料;其他脂肪酸组成的二元混合物相变温度较高,不符合墙体储能的温度要求。     

LA-MA/聚甲基丙烯酸甲酯复合相变蓄热材料的制备与性能

以月桂酸和肉豆蔻酸的最低共熔物和甲基丙烯酸甲酯为基本原料,以偶氮二异丁腈作引发剂,采用本体聚合法制备了一种复合定形相变蓄热材料。SEM和POM测试结果表明脂肪酸在基体中分散均匀,聚甲基丙烯酸甲酯对脂肪酸具有包覆固定作用,复合材料在相变蓄热过程中无液体泄露。采用DSC、FT-IR、TG等测试技术对复合相变材料的热性能、结构特征及热稳定性等进行表征,结果表明脂肪酸与聚甲基丙烯酸甲酯的复合方式为物理共混,脂肪酸含量不同的各定形相变材料均保持了脂肪酸的相变蓄热性能,且具有良好的热稳定性。脂肪酸在复合相变材料中的理想质量分数为70%,此时复合材料的相变潜热为113.2kJ/kg。该类复合相变蓄热材料克服了脂肪酸在相变过程中的熔化泄露问题,制备成本较低,工艺简单,在建筑太阳能利用等领域具有潜在的应用价值。     

脂肪酸三元低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测

对脂肪酸低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测公式进行了选择和实验验证,通过DSC实验测试月桂酸-肉豆蔻酸二元低共熔混合物、月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元低共熔混合物的热物性参数,发现理论预测公式对低共熔质量配比和相变温度的预测与实验结果吻合较好,可以用于计算脂肪酸类低共熔混合物的热特性参数。在此基础上对10种脂肪酸三元低共熔混合物的质量配比、相变温度和潜热进行了预测计算,这10种脂肪酸三元相变温度范围为16.12～38.86℃,相变潜热范围为154.99～177.39J/g。脂肪酸三元低共熔混合物的研究丰富了脂肪酸的相变温度和相变潜热范围,为脂肪酸类相变材料的工程应用提供了更广阔的空间。     

正癸酸-棕榈酸-硬脂酸三元脂肪酸复合相变材料的热性能

以癸酸(CA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为原料,通过超声法制备了三元脂肪酸复合相变材料。由二元相图确定CA-PA的二元配比,由三元相图确定CA-PA-SA的三元配比,由DSC和FT-IR测试其化学性质和热性能。FTIR表明共混复合相变材料中3种脂肪酸是通过分子间作用力结合在一起;DSC表明共混复合相变材料的相变温度为25.59℃、相变焓176.98J·g-1,由二元和三元相图可以看出,相变温度都是先降低后升高,表现出低共熔物特征;通过500次热循环测试,作为相变材料脂肪酸三元低共熔物具有良好的热稳定性和化学稳定性。根据上面的结论得出CAPA-SA复合相变材料有合适的相变温度和相变潜热,适合做蓄热低温材料。     

溶胶-凝胶法制备脂肪酸/SiO_2复合储能相变材料研究

以SiO_2为担载材料、癸酸-硬脂酸脂肪酸低共熔物为相变芯材,通过溶胶-凝胶法制备脂肪酸/SiO_2复合储能相变材料,并通过SEM,FT-IR,DSC及TG对其结构和性能进行了分析和表征。结果表明:当癸酸-硬脂酸的掺量为55%时,脂肪酸能牢固封存于SiO_2的三维空间网络结构中,复合储能相变材料颗粒均匀,表面光滑圆润;当超过SiO_2负载量时,多余的脂肪酸会暴露于基体表面,造成颗粒团聚、黏结且分散性差;SiO_2作为担载材料与相变芯材之间仅为简单的物理嵌合关系,同时还能提高复合储能相变材料的高温稳定性,使其在150℃以下具有稳定的热性能;复合储能相变材料的相变温度和潜热分别为29.9℃和68.2J/g,适合作为储能蓄热材料应用于低温相变领域。     

冷链物流中二元有机相变储能材料的制备与热物性能

有机相变储能材料相变潜热高、化学性质稳定、无过冷度和相分离现象。通过对正癸酸、月桂酸甲酯、正癸醇、月桂酸及十四烷进行热力学分析并进行两两复配,得到正癸酸-月桂酸甲酯(摩尔比为30∶70)、正癸酸-正癸醇(摩尔比为36∶64)及月桂酸-十四烷(摩尔比为21∶79)三种二元有机复配物,其相变温度均在0～5℃且相变焓较高。利用聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)凝胶对二元有机复配物分别吸附,得到一类适用于果品保质包装与物流技术的相变储能材料;并在凝胶制备过程中加入聚乙二醇1000 (PEG1000)致孔剂,可有效提高凝胶在二元有机复配物的溶胀度。结果表明,PNIPAM-40%PEG1000/正癸酸-月桂酸甲酯相变储能材料的相变温度为3.2℃,相变潜热为188.10 J/g;PNIPAM-40%PEG1000/正癸酸-正癸醇相变储能材料的相变温度为1.2℃,相变潜热为177.74 J/g;PNIPAM-40%PEG1000/月桂酸-十四烷相变储能材料的相变温度为4.2℃,相变潜热为206.17 J/g。     

复合相变储能材料的制备及热性能研究

基于建筑节能的重要性,采用实验的方法制备了一种癸酸与月桂酸的低共熔复合相变材料,这种相变材料的峰值融化温度是22.2℃,潜热是126.7℃,经过200次的循环以及释热特性测试发现这种复合相变材料的稳定性很好,再加入4%的石墨之后,导热性能有较大的提高。选用多孔建筑材料膨胀珍珠岩作为基质,用与相变材料直接浸泡的方式制得复合建筑材料,经过24h的浸泡,相变材料的质量分数达到了60%,用DSC测试出,复合材料的开始融化的温度17.9℃,潜热74.41J/g,做为一种新型的材料可以在节能建筑上使用。     

二元脂肪酸/SiO2复合相变储能材料的制备与表征

针对适用于建筑领域的相变储能材料,选用癸酸(CA)分别与月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)和棕榈酸(PA)复合制备了二元低共熔脂肪酸作为储能材料。通过施罗德公式计算得到二元低共熔脂肪酸的混合比例和理论相变温度。基于CA-MA优异的性能,采用溶胶-凝胶法制备CA-MA/SiO2定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对CA-MA/SiO2的结构、形貌、热性能和热稳定性进行了分析。结果表明,制备的3种二元低共熔脂肪酸适合于建筑领域。CA-MA较好地被固定在SiO2多孔网络中,储能材料和SiO2之间仅为物理结合,没有新物质的生成。定形相变储能材料的相变温度为20.96℃,相变焓为70.17J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好。     

己二酸/膨胀石墨复合相变材料性能研究

以己二酸为相变材料,膨胀石墨为导热增强相,采用机械混合与熔融吸附的方法,制备出己二酸/膨胀石墨复合相变储热材料。通过FT-IR、DSC、热常数分析仪、TG、FE-SEM及热循环实验对制备的复合材料进行了结构和性能研究。结果表明,膨胀石墨能够有效吸附己二酸,两者之间化学相容性良好;随着膨胀石墨掺量的增加,复合材料的相变潜热有减少趋势,导热系数则相应提高;当膨胀石墨的掺量为8%(质量分数)时,制备的复合材料的熔化、凝固相变潜热分别为237.66,220.49J/g,导热系数为2.99W/(m·K),具有良好的热稳定性。     

改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料的制备及性能

采用癸酸和月桂酸的二元低共熔混合脂肪酸为相变芯材,以经过高温焙烧和酸浸法进行改性处理的硅藻土作为基体材料,通过真空浸渍法制备改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料,并采用不同的固-液分离工艺对定形相变材料进行干燥。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和热循环实验等方法对改性硅藻土以及定形相变材料的物质成分、化学结构、热性能及稳定性等进行表征。结果表明,500℃高温焙烧5h和50%硫酸酸浸5h对硅藻土的改性效果良好,改性硅藻土的孔隙率和吸附性能明显提高;经抽滤干燥处理的定形相变材料热性能最优,改性硅藻土对脂肪酸相变材料的吸附率为42.7%,定形相变材料相变温度为17.68℃,相变潜热为66.65J/g,改性硅藻土能够对脂肪酸产生吸附和固定作用,定形相变材料表现出良好的热稳定性,可以用作保温、蓄热建筑材料。