N掺杂多孔碳海绵定形芒硝基复合相变材料的制备及其热性能北大核心CSCD

芒硝相变储能材料作为一种潜热值高、来源广泛的无机水合盐,因存在相分层、过冷度等问题,限制了其在储能领域的广泛应用。本工作以N掺杂多孔碳为载体,将芒硝相变储能材料与N掺杂多孔碳复合,解决芒硝相变储能材料在实际应用中存在的问题。基于水热反应在聚氨酯泡沫上负载N原子,随后通过高温碳化得到N掺杂的多孔碳海绵(NPCS-M),并将其作为Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O共晶盐的载体,最终制备出N掺杂多孔碳海绵封装的芒硝基复合相变材料(NPCM)。结果表明:N掺杂多孔碳海绵为蜂窝状结构,N含量为4.3%,比表面积为42.52 m^(2)/g,该材料对共晶盐的吸附量达到了自重的120倍。同时研究了该材料在5~60℃温度范围内循环1000次、3000次和5000次后的固液相变性能,经5000次循环后,该复合相变材料的潜热仍在130 J/g以上,且有降低共晶盐多次循环后过冷度的作用。该N掺杂多孔碳海绵复合相变材料在储能领域具有广阔的应用前景。     

石墨/Ba(OH)_2·8H_2O复合相变材料的制备及热性能

以BaCO_3、CaCl_2、NaCl为成核剂,进行Ba(OH)_2·8H_2O的成核剂筛选实验。采用超声波震荡法,制备不同质量分数的石墨/Ba(OH)_2·8H_2O复合相变蓄热材料体系。对该复合相变蓄热材料体系进行步冷曲线、DSC、导热系数测试和红外成像表征,结果表明:添加1%~2%的BaCO_3不仅可使Ba(OH)_2·8H_2O的过冷度小于1℃,并可延长相变潜热放热时间;石墨粉可有效提高Ba(OH)_2·8H_2O的导热系数和相变稳定性,但添加量应小于0.3%,过量会导致相变潜热值下降和石墨粉在基体材料中的团聚。     

六水硝酸镁-硝酸锂共晶盐/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能强化

采用熔融共混法在六水硝酸镁中掺入不同质量分数的硝酸锂成功制备了六水硝酸镁-硝酸锂共晶相变材料.六水硝酸镁-硝酸锂共晶盐的共晶点在质量比85:15附近.利用差示扫描量热仪得到了共晶相变材料的相变温度为72.46℃,相变潜热为193.7 kJ/kg,通过步冷曲线测得共晶盐的放热平台明显且过冷度小于1.5℃,X射线衍射测试表...     

MWCNTs-水合盐复合相变材料的蓄热性能研究

研究CH₃COONa·3H₂O(SAT)/Na₂HPO₄·12H₂O(DSP)共晶盐的相变过程，分析亲水碳纳米管(HCNTs)对共晶盐热性能的优化效果。结果表明：SAT/DSP质量比为9∶1时共晶盐循环稳定性最好，且过冷度仅为2.5℃；随着HCNTs掺量提高，复合材料的热导率呈线性增长趋势，最高达到1.29 W/(m·K)，较未加HCNTs时提升了182.89%，蓄热密度呈线性下降趋势，最多降低了5.59%。最后对各组HCNTs/SAT/DSP复合相变材料(CPCM)进行200次固-液循环，结果表明各组材料的循环稳定性良好，具备实际应用价值。     

CaCl_2·6H_2O-MgCl_2·6H_2O相变材料的改性研究

制备CaCl_2·6H_2O和MgCl_2·6H_2O(25%,质量分数)的混合盐相变储能材料,并采用均匀实验设计,对混合盐体系储能材料进行改性研究,运用DPS软件对实验数据进行回归分析,考察3种成核剂(SrCl_2·6H_2O、SrCO_3、硼砂)和3种增稠剂(羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠)对体系的过冷性质的影响。分析结果表明SrCl_2·6H_2O、SrCO_3和羟乙基纤维素共存能有效减小体系过冷度。     

十水硫酸钠相变储能材料研究进展

十水硫酸钠(sodium sulfate decahydrate,SSD)具有适宜的相变温度(2.4℃)、较高的相变潜热值(大于200 J/g)、价格低廉、来源广和安全无毒等优点,是一种广受关注的无机水合盐相变材料.然而,在应用过程中存在过冷度大、相分离严重及泄漏等问题.本文综述了近年来解决上述问题的研究进展、共晶盐相变材料的制备及相关应用,并对后续的研究方向做了如下展望:在降低过冷度方面,采用硼砂、制备共晶盐或添加外场扰动的方式来改善过冷;在抑制相分离方面,采用高导热的多孔材料吸附相变材料,利用真空浸渍法制备定型相变材料的方法来改善或消除相分离现象;在共晶盐材料方面,可以绘制二元相图,寻找新型共晶相变材料进行研究,尤其是目前结合较少的有机相变材料;在应用方面,注重结合十水硫酸钠相变储能装置和系统进行研究并拓宽其应用范围.     

十二水硫酸铝钾相变蓄热材料研究进展北大核心CSCD

十二水硫酸铝钾[KAl(SO_(4))_(2)·12H_(2)O]具有相变潜热高、价格低廉和安全无毒等优点,是一种来源丰富的中低温无机水合盐相变蓄热材料,可以广泛应用在谷电蓄热、建筑供暖、产品节能、太阳能热利用以及电池热管理等领域。过冷度大与导热系数低等诸多水合盐的共性问题,严重影响了其蓄放热性能。十二水硫酸铝钾的相变温度偏高,将其制备成共晶或非共晶复合相变材料可以降低相变温度,由此扩大应用范围。本文通过对近年来十二水硫酸铝钾相变蓄热材料相关文献的梳理,综述了减小过冷度、提高导热系数以及复合调温的策略,着重阐述了成核剂、导热增强剂以及调温剂对十二水硫酸铝钾热物性能的影响,并介绍了十二水硫酸铝钾及其复合相变材料的主要应用研究情况。最后,对未来相关工作的研究方向进行了展望,包括新型添加剂及其对基材作用机理的探索、大量的熔化-凝固循环后结晶水损失的抑制和热可靠性的保障,以及相关应用领域的进一步拓展,为促进十二水硫酸铝钾相变蓄热材料的发展和实际应用提供借鉴。     

相变储冷凝胶的制备与应用北大核心CSCD

以Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O(disodium hydrogen phosphate dodecahydrate,DHPD)和Na_(2)CO_(3)·10H_(2)O(sodium carbonate decahydrate,SCD)在质量比6∶4的条件下熔融共混形成共晶水合盐(eutectic hydrated salt,EHS),利用十水焦磷酸钠、硫酸铵和尿素分别降低其过冷度和相变温度,最后加入四种不同目数(30~60目、60~100目、120~180目和200~400目)的高吸水性树脂(superabsorbent polymer,SAP)来锚定上述体系在其三维网络空间结构中,获得了四种不同体系的相变储冷凝胶。其中,DSSNU-SAP_(200~400)相比于其他储冷凝胶具有最佳的相变性能。其相变温度为2.7℃,相变潜热为137.7 J/g,过冷度为1.9℃,导热系数为0.435 W/(m·K)。本文对其微观形态、晶体组成以及接触角进行了表征,充分验证了体系内各组分之间的化学兼容性,阐述了硫酸铵、尿素和SAP对EHS性能的调控机理。应用实验结果表明,以DSSNU-SAP_(200~400)为核心研制的储冷模块能够使葡萄在49 h内保持超高新鲜度,充分证明了其在冷链运输中的应用潜力。本研究有助于推动水合盐在储冷领域的应用,为相变储冷凝胶技术的研发提供理论基础和实验依据。     

石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究

以多壁碳纳米管为填料,制备了不同质量分数(1%～5%)的石蜡基纳米复合相变材料。采用差示扫描量热技术对所制备复合相变材料的相变特性进行了表征,其导热性能则通过瞬态热线法导热仪进行了测量。实验结果发现,虽然复合相变材料的相变温度几乎不变,但其相变焓则随碳纳米管的加载量的增加而近似线性下降。在质量分数为5%时,相变焓较纯石蜡下降了约15%。复合相变材料的导热系数大致随温度的升高而降低,而在30和50℃时分别由于固固和固液相变的作用,导热系数测量值出现了较大程度的突增。此外,导热系数随质量分数呈线性增长的趋势,在质量分数为5%时,最大的相对提升率接近40%,展现了良好的导热强化效果。     

二元有机复合相变材料相变过程热特性实验研究

二元有机复合相变材料因其无腐蚀性、过冷度低、价格低廉和可循环性的优点,在电子器件散热过程中极具发展潜力。通过差示扫描量热法(DSC)测得 4 种脂肪酸和 4 种脂肪醇相变温度与潜热,然后利用准共晶相变理论计算脂肪酸/醇二元有机复合相变材料共晶点,确定 4 种相变温度在 33～37 ℃ 范围内的复合体系,并通过 DSC 实验测量二元体系相变特性。实验结果表明,筛选出的二元有机复合相变材料相变温度分布在 33.08～36.63 ℃,与理论相变温度偏差在0.30%～4.61%;相变潜热分布在 138.5～215 kJ·kg^-1,与理论相变潜热偏差在 0.4%～27%;十二酸与十八醇复合相变材料具有最高的相变潜热(215 kJ·kg^-1),相变温度为 36.5 ℃。研究结果可为有机复合相变材料在电子器件热管理中的应用提供技术参考。     

水合盐相变储能材料的增稠剂优选研究

在水合盐中添加钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、可溶性淀粉、海藻酸钠、聚丙烯酰胺等增稠剂,通过进行步冷实验及差示扫描量热法分别研究上述增稠剂对水合盐相变材料相分离现象、相变潜热、过冷度、循环能力、相变温度、响应温差的影响规律,优选该水合盐的最适增稠剂与最佳添加比例,为水合盐增稠剂的选择提供参考。实验结果表明:在加入质量分数为1%的海藻酸钠后,Na_2HPO_4·12H_2O在消除相分离现象的同时具有较大的相变潜热,过冷度从未添加时的9.4℃下降至4.7℃,在20个0—60—0℃的热循环后相变潜热维持在208J/g,平均响应温差比未加入时提升30%,相变温度升高4.60℃,能有效改善其性能。     

三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的制备及热物性研究

为提高硝酸盐相变材料导热性能和研究三元硝酸盐的共晶特性,采用饱和溶液法配制了不同质量配比的KNO_3、LiNO_3和Ca(NO_3)_2·4H_2O样品,测试了其熔点和相变潜热,并采用直接浸泡法制备了KNO_3-LiNO_3-Ca(NO_3)_2/陶瓷基相变材料,测试其相变温度、相变潜热及导热系数等热物性参数。实验筛选出相变温度较高,潜热较大的三元硝酸盐KNO_3-LiNO_3-Ca(NO_3)_2·4H_2O为60∶30∶10配比,其相变温度为116.8℃,相变潜热为46.7 J/g。实验结果表明:所测三元硝酸盐/陶瓷基相变材料和三元硝酸盐的相变温度基本一致,单位相变潜热是三元硝酸盐试样的35.43%;三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的导热系数在常温下相较三元硝酸盐提高了9.27倍,且随温度的升高呈下降趋势;三元硝酸盐/陶瓷基相变材料的分解温度为620℃,较纯三元硝酸盐提高了20℃,增强了其高温稳定性。     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

应用石蜡/GO复合相变材料的太阳能PV/T系统性能

为了提高太阳能PV/T系统能效,采用超声搅拌法制备了GO(氧化石墨烯)质量分数为0.01%、0.02%和0.03%的石蜡/GO复合相变材料,并对其潜热、导热性和流动性进行测试分析。其中,GO质量分数为0.02%的复合相变材料相比于制备的其他复合相变材料具有最佳的综合性能,其相变温度为35℃,相变潜热为42.93 J/g,热导率最高为0.505 W/(m·K),黏温拟合程度为0.91。为了分析石蜡/GO复合相变材料对太阳能PV/T系统热电性能的影响,搭建了两套完全相同的平板热管式太阳能PV/T系统,并将GO质量分数为0.02%的石蜡/GO复合相变材料和水作为两系统的传热介质运行。采用热效率和电效率对太阳能PV/T系统的热电性能进行表征。研究结果表明,在相同工况下,运行(石蜡质量分数为30%以及GO质量分数为0.02%)石蜡/GO复合相变材料的平板热管式太阳能PV/T系统的热电性能均比运行水的系统性能有所提升,其中系统热效率提高92.28%,电效率提高8.87%,换热水箱集热量提高15.80%。该研究为复合相变材料(流体)在太阳能储存领域的应用提供了借鉴。     

季戊四醇与三羟甲基乙烷相变材料蓄热性能研究

对一类可用于太阳能中温蓄热的有机相变材料性能进行实验分析。相变蓄热材料具有储热密度大、温度波动小等优点,但也存在导热系数低、过冷度较大的问题,对相变材料进行复合,能有效改善其相变特性与导热性能。利用高温融化-混合的方法制备季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)的混合材料,使用DSC仪器分析相变温度与相变潜热,同时研究不同形核剂对混合材料的相变温度、过冷度的影响。利用压制成型—融化吸附—冷却的方法制备膨胀石墨与PE、PG的复合相变材料,用激光导热系数测试仪测试复合相变材料的导热性能。结果表明,PE与PG混合相变材料的相变温度区间基本在25℃以上,过冷度约15℃,膨胀石墨作为形核剂,使过冷度有一定减小。增加复合相变材料中膨胀石墨的含量能提高材料各个方向的导热系数。     

可用于低中温热能储存的四元硝酸盐/埃洛石/石墨定型复合材料的制备与研究北大核心CSCD

本工作报道了一种通过冷压-热烧结法制备的具备低熔点、宽温域的复合定型相变材料,其中相变基体材料为硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾和硝酸钙的共晶硝酸盐,结构支撑材料为埃洛石纳米管,导热增强材料为石墨。利用差示扫描量热仪、激光导热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪等测试手段对复合相变材料的储热性能和物理化学性能进行实验研究,结果表明:复合材料的相变温度和分解温度分别为91.3℃和627.5℃,可使用温度区间为536.2℃,优于目前文献已有报道数据。在温度为25~625℃内,其储热密度达到630.15 kJ/kg;添加10%的石墨后复合材料的热导率从0.58 W/(m·K)提高到了1.18 W/(m·K);由于埃洛石纳米管具有中空管状结构,经高温烧结后四元硝酸盐能够吸附在埃洛石纳米管中,能有效解决熔盐材料的腐蚀、泄漏以及热分解问题;埃洛石纳米管和石墨的加入没有与熔盐材料发生化学反应,证明了复合材料具备良好的化学稳定性。经100次循环后,复合相变材料的相变温度和相变潜热波动值小于3.5%,具有较好的循环稳定性。本研究丰富了熔融盐复合相变材料的配方体系和使用温度范围,为其在工业余热回收以及低中温储热领域的应用提供了基础。     

Adipic acid-silica composite phase change materials for thermal energy storage:Preparation and characterization

以己二酸为相变材料,二氧化硅溶胶为基体,采用水热法制备己二酸/二氧化硅复合相变储热材料.应用X射线衍射仪(XRD),红外光谱分析(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),同步热分析仪(TG)和差示扫描量热仪(DSC)测试所制备复合材料的显微结构,相变温度和相变焓.结果表明:当反应条件为pH=5,反应温度为150 ℃,反应时间为4 h时,己二酸与二氧化硅之间是简单的物理嵌合关系,复合材料粒径较均匀,平均粒径在1~2 μm;当己二酸的质量分数为30%时,复合材料相变温度峰值为139.0 ℃,相变焓为48.82 J/g;当己二酸的质量分数为50%时,复合材料相变温度峰值为140.5 ℃,相变焓为71.89 J/g.     

三硬脂酸甘油酯/DMDBS凝胶态相变材料的制备与性能CSCD

以1,3:2,4-二(3,4-二甲基卞叉)-D山梨醇(DMDBS)为凝胶因子,三硬脂酸甘油酯(GT)为相变材料,制备了一系列不同DMDBS含量的GT/DMDBS复合相变材料。通过测试凝胶-溶胶转变温度和泄漏量,发现凝胶因子DMDBS能够定形GT,当GT中添加3%(质量分数)DMDBS时,凝胶态复合相变材料的凝胶-溶胶转变温度为159℃,泄漏量仅为6%。通过SEM观察了凝胶复合材料和干凝胶的表面微观结构。通过DSC分析了复合相变材料的热性能,其中GT/3%DMDBS复合相变材料的熔化焓和凝固焓分别为126.4 J/g和105 J/g。通过激光热导仪测试样品导热系数。通过紫外吸收光谱和红外吸收光谱研究了DMDBS在GT中自组装形成三维网络结构的驱动力。通过XRD表征了DMDBS的添加对GT分子结构的影响。     

癸酸-棕榈酸二元复合相变材料的相变特性研究

通过熔融共混法制备一系列二元脂肪酸复合相变材料,并利用步冷曲线法确定癸酸-棕榈酸(CA-PA)二元复合相变材料的最佳质量配比为86∶14,其共晶温度为22.1℃。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、冷热加速循环实验和瞬态平面热源法(TPS)等研究CA-PA复合相变材料的结构与性能,发现CA-PA的FT-IR曲线上同时存在CA和PA的特征吸收峰,表明CA与PA是通过分子力作用在一起的。然后对CA-PA进行400次5~80℃冷热加速循环后,发现其相变温度变化不大于0.5℃,可见CA-PA热稳定性良好,且导热系数为0.151 W/(m·K)。同时,根据差示扫描量热仪(DSC)分析得到CA-PA的相变温度和相变潜热分别为21.78℃和154.7 J/g,这与通过步冷曲线得到的共晶温度十分符合,因此该CA-PA复合相变材料适用于建筑节能和热回收领域。     

月桂酸-十四醇二元复合相变材料的相变特性

为了获得适合在建筑领域应用的相变材料和相变温度,以月桂酸(LA)和十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备一系列二元酸-醇相变材料。采用步冷曲线法测定不同组分二元相变材料的结晶温度,通过绘制的相图确定二元体系低共晶点,LA-TD二元体系在23.1℃达到共晶点;采用红外光谱(FTIR)表征复合相变材料的结构,表明复合相变材料中LA与TD通过分子间作用力结合在一起;采用DSC差示扫描量热法测量LA-TD混合物的相变温度及相变潜热,低共晶物的相变起始温度为24.46℃,相变潜热达到150.45 J/g,经300次0~60℃冷热循环后热稳定性良好。