石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。     

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。     

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。     

十酸-十四酸-十八酸/有机蒙脱土复合相变材料的制备与性能研究

选用十酸、十四酸和十八酸制备的三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土为支撑材料,熔融浸渗法制备了十酸-十四酸-十八酸/有机蒙脱土复合相变材料。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷/热循环试验和蓄/放热试验等方法对其结构和热性能进行研究,结果表明,DSC测试复合材料的相变温度21.06℃,相变潜热102.26J/g;FT-IR表明相变材料和支撑材料的结合为物理吸附;TG曲线表明复合材料在低于130℃时热稳定性良好;SEM试验显示相变材料很好的分散在支撑材料层间;冷/热循环试验表明复合材料经历1000次冷/热循环后有较好的热稳定性;蓄/放热试验说明复合材料具有显著的蓄/放热能力,应用于建筑节能领域,可减小室内环境大幅度波动,满足人们对室内温度高舒适度的要求。     

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。     

正辛酸-癸酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备及热物性研究

针对有机相变材料热导率低的问题,以质量比71∶29的正辛酸(OA)-癸酸(CA)为基液,通过添加膨胀石墨(EG)制备用于医药冷藏运输系统的复合相变材料。利用EG表面多孔结构的吸附性原理,制备出EG最佳质量分数为8%的OA-CA/EG低温复合相变材料。通过差示扫描量热仪测得OA-CA/EG的相变温度为0.9℃,相变潜热为112.7J/g。利用热常数分析仪测得OA-CA的热导率为0.3231W/(m·K),OA-CA/EG的热导率为1.649W/(m·K),加入EG使得OA-CA的热导率提高了4.1倍。对OA-CA/EG进行100次蓄放冷循环实验,结果表明循环前后其相变温度、潜热值以及热导率均未发生明显变化。稳定的蓄放热性能使得OA-CA/EG在医药冷藏运输系统具有广阔的应用前景。     

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。     

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。     

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。     

脂肪酸微胶囊型相变材料的制备及表征

以癸酸-棕榈酸低共熔物为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备微胶囊,并对微胶囊的化学结构、热性能和粒径分布等进行表征。结果表明:合成的微胶囊中癸酸-棕榈酸低共熔物含量为74.83%,相变温度和相变潜热分别为27.17℃和105.03J/g,体积平均粒径38.34μm,100次冷热循环后仍具有良好的热稳定性,在建筑节能上具有巨大潜力。     

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。     

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。     

超声辅助溶胶凝胶法制备硬脂酸/SiO2定形相变储能材料

在超声波的促进作用下, 以正硅酸乙酯为溶胶前驱体、 硬脂酸为相变组分, 经溶胶-凝胶过程制备了硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料。为了研究硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料的制备工艺, 考察了不同超声功率对材料制备过程中加强两相传质作用的辅助效果的影响以及不同种类催化剂对材料制备过程中溶胶-凝胶过程的影响, 最后确定出具有良好定形效果下材料的最大硬脂酸质量分数为60%。超声辅助酸碱复合催化法制备硬脂酸/SiO₂材料具有无需添加助溶剂和表面活性剂、 凝胶速度快、 方法简便的优点。对硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料进行了FTIR结构表征和DSC、 TG热性能及热稳定性测试, 产品的相变焓值达91.46 J/g, 在低于175℃具有良好的热稳定性。      

月桂酸/二氧化硅复合相变储能材料的制备与性能

以月桂酸为相变材料,二氧化硅为基体,采用溶胶-凝胶法将相变材料嵌入到SiO2网络空间内,制备出月桂酸/二氧化硅复合相变储能材料。采用IR,SEM及DSC对复合相变储能材料进行了结构、形貌以及热性能表征。结果表明:含相变材料69.1%质量分数的复合材料相变温度为43.1℃,相变潜热高达104.64J/g,相变材料均匀地嵌入到SiO2网络空间内,发生相变时不泄露。同时二氧化硅作为基体材料形成空间传热网格,较大提高了相变材料的导热性能。     

Preparation and thermal properties of form-stable palmitic acid/active aluminum oxide composites as phase change materials for latent heat storage

Form-stable palmitic acid (PA)/active aluminum oxide composites as phase change materials were prepared by adsorbing liquid palmitic acid into active aluminum oxide. In the composites, the palmitic acid was used as latent heat storage materials, and the active aluminum oxide was used as supporting material. Fourier transformation infrared spectroscope (FT-IR), X-ray diffractometer (XRD) and scanning electronic microscope (SEM) were used to determine the chemical structure, crystalloid phase and microstructure of the composites, respectively. The thermal properties and thermal stability were investigated by a differential scanning calorimeter (DSC) and a thermogravimetry analyzer (TGA). The FT-IR analyses results indicated that there is no chemical interaction between the palmitic acid and active aluminum oxide. The SEM results showed that the palmitic acid was well adsorbed into porous network of the active aluminum oxide. The DSC results indicated that the composites melt at 60.25 °C with a latent heat of 84.48 kJ kg⁻¹ and solidify at 56.86 °C with a latent heat of 78.79 kJ kg⁻¹ when the mass ratio of the PA to active aluminum oxide is 0.9:1. Compared with that of the PA, the melting and solidifying time of the composites CPCM5 was reduced by 20.6% and 21.4% because of the increased heat transfer rate through EG addition. The TGA results showed that the active aluminum oxide can improve the thermal stability of the composites.     

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。     

生物炭/二十烷复合定型相变材料制备及其光热、电热转换和储存性能

为解决单一有机相变材料二十烷(n-Eicosane)导热性差及在相变过程中易发生泄漏的问题,本实验选取玉米秸秆作为生物质原料,通过700℃高温热解、KOH刻蚀改性制备了具有多级孔道结构的生物炭(KBC)材料,再通过乙醇熔融、真空浸渍的方法将二十烷封装到生物炭内部孔道,得到了一种生物炭/二十烷(KBC/n-Eicosane)复合定型相变材料。通过SEM、XRD、FTIR等表征手段研究了复合材料的微观结构和形貌,同时利用TG及DSC测试了复合相变材料的热稳定性和储热性能,并探讨了复合相变材料中二十烷不同用量与焓值的关系。结果表明,复合相变材料的焓值与二十烷的用量成正比,当复合相变材料中生物炭与二十烷的质量比为1∶2时,复合相变材料未明显泄漏,定型效果良好,此时对应的熔融焓和凝固焓值分别为121.3 J·g^-1和117.6 J·g^-1,经过100次循环储热和放热性能测试后,未产生渗漏现象,相变焓值亦无明显变化,表明该复合相变材料的储热能力和稳定性较好。此外,还通过模拟太阳光辐射和接入直流电源的方式测试了复合相变材料的光热转换和电热转换能力,结果表明...     

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。     

表面活性剂协同超声分散制备还原氧化石墨烯＠月桂酸Ｇ棕榈酸复合相变材料及其表征

相变储能材料因能有效地解决能量供求中时间和空间不匹配的矛盾而备受关注。本实验首先采用熔融共混法制得月桂酸(LA)-棕榈酸(PA)低共熔混合物后,将其与还原氧化石墨烯(RGO)混合,通过超声分散制得还原氧化石墨烯@月桂酸-棕榈酸(RGO@LA-PA)复合相变材料。FT-IR、Raman、SEM、DSC和形貌稳定性的分析结果表明,RGO与LA-PA是以物理方式结合,所添加的RGO能对材料形成均匀包覆,仅1%(质量分数)的RGO就能使其导热系数提升20%为0.426 W·m-1·K-1,相变潜热为159.9 J·g-1,起始分解温度提高2 ℃;经100次热循环后,其相变潜热仅下降2%,说明RGO包覆相变材料后提高了其导热性能,改善了其渗漏现象,同时该复合相变材料还具有良好的热稳定性。