癸酸/辛酸-纳米复合相变材料的热物性实验研究

针对脂肪酸有机物癸酸/辛酸(质量比30∶70)复合相变材料存在导热系数低的缺点,本文分别按不同比例添加10~30nm的纳米铜粉、纳米氧化铝和纳米氧化铁制备出癸酸/辛酸纳米复合相变材料。结果表明:添加了质量分数为0.1%~0.4%的纳米材料后,复合相变材料具有良好的热稳定性,未出现沉淀现象;导热系数与原基液相比有大幅度提高,依次提高5.1%~6.5%、4.0%~12.4%、6.7%~17.5%,相变温度点波动范围小(±0.39℃),相变潜热变化不大,提高幅度为2.2%~5.5%,因此选择加入适当适量的纳米材料可改善原相变材料的热物性。     

铜纳米粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

针对纯石蜡(正十八烷)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,采用两步法制备了铜纳米粒子质量分数分别为0%、0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料,并对其热物性进行了实验研究。采用瞬态热针法测量复合相变材料的导热系数。实验结果表明,铜纳米粒子可有效提高正十八烷的导热系数。利用DSC对铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料进行热分析,结果表明,体系中添加铜纳米粒子后正十八烷的相变温度变化很小,而体系的相变潜热随铜纳米粒子质量分数的增加而逐渐减小,但减小幅度不大,因此铜纳米粒子的加入对正十八烷的蓄热能力影响较小。另外,对铜纳米粒子质量分数为1%的铜纳米粒子/正十八烷复合相变材料的热稳定性进行研究,结果表明其具有良好的热稳定性。     

纳米金属粒子强化正十八烷相变传热性能的实验研究

对正十八烷中分别添加纳米Cu粒子、纳米Al粒子及纳米Fe2O3粒子的复合相变材料的传热性能进行了实验研究。采用热针法分别对正十八烷及其与纳米金属粒子的复合相变材料的固态体系、液态体系的导热系数进行了实验研究,结果表明:在正十八烷中添加纳米金属粒子后,纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料固、液态体系的导热系数随着纳米金属粒子质量分数的增加而显著提高,且纳米Al粒子/正十八烷复合相变材料导热系数的提高较其他两者更为明显。采用DSC对正十八烷及添加了不同质量分数的纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料的相变潜热及相变温度进行了实验研究,结果表明:纳米金属粒子/正十八烷复合相变材料的相变潜热比纯正十八烷材料略低,且随纳米金属粒子质量分数的增大逐渐减小,但其相变温度变化不大。     

月桂酸/十四醇纳米复合相变材料的制备及性能研究

选择月桂酸(LA)-十四醇(TD)复合相变材料作为基材,分别以Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO纳米颗粒作为添加剂,SDBS为分散剂,制备了LA-TD纳米复合相变材料。从分散剂添加量、超声分散时间、纳米颗粒添加种类和质量分数方面研究了Al_2O_3、Fe_2O_3和CuO 3种纳米复合相变材料的最佳制备条件。在最佳制备条件下,利用导热系数测定仪和DSC测试确定了3种纳米复合相变材料的导热系数、相变温度及相变潜热,并对复合相变材料进行了降温步冷和升温融化实验,研究了纳米颗粒对复合相变材料吸/放热速率的影响。最终确认Fe_2O_3纳米颗粒对LA-TD复合相变材料的传热强化效果最好,1%Fe_2O_3含量的LA-TD纳米复合相变材料的导热系数为0.3319 W/(m·K),较LA-TD纯相变材料提高了36.88%,其相变温度和相变潜热分别为24.76℃和112.61 J/g。纳米颗粒的添加提高了复合相变材料的放热速率,从50～15℃的凝固时间较LA-TD纯相变材料缩短了260 s(7.22%),但纳米颗粒的添加增加了流体粘度,不利于相变融化过程的自然对流。300次的融化/凝固热循环实验表明LA-TD/Fe_2O_3纳米复合材料具有良好的热稳定性。     

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。     

基于热探针的建筑用复合相变材料的导热系数的测定

针对建筑用有机相变材料导热系数较低的缺点,通过实验研究了添加石墨增强相变材料导热系数的方法。选择癸酸-十六醇低共熔混合物相变材料作为蓄热介质,通过热探针法对其导热系数的测定,得到其导热系数的变化规律。对添加不同比例石墨的粉煤灰相变材料与纯粉煤灰相变材料的导热系数用热探针法进行对比试验,并在实验条件下找出石墨的最佳比例。实验数据表明:与不添加石墨的粉煤灰相变材料相比,添加石墨添加剂的粉煤灰相变材料的导热系数得到显著提高,换热性能得到增强,添加石墨的最佳比例是10%.     

石墨和碳纳米管掺杂对十四醇/SiO_2复合材料相变储热及导热性能的影响

采用石墨(GP)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为导热剂,溶胶-凝胶法和超声法制备了十四醇/SiO_2/GP、十四醇/SiO_2/MWCNTs复合相变材料,研究了不同导热剂及含量对复合相变材料的相变及导热性能的影响。结果表明,导热剂掺杂量小于3.0%(wt,质量分数,下同)时对复合材料相变焓影响不大,并且0.7%含量的MWCNTs会增加相变焓。复合相变材料的导热性随着导热剂的掺入,材料的导热系数大幅度提升;当掺杂量超过5.6%时,MWCNTs对复合材料导热系数的提高优于GP。     

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%。     

石蜡-正辛酸/石墨相变材料的制备及热物性分析

目的 为了减少产品在运输过程中由于温度而造成的损坏,研发一种石蜡-正辛酸/石墨相变材料,并探究其性能.方法 主要通过热物性实验,包括差示扫描量热、TEMPOS热特性来分析石蜡-正辛酸/石墨相变材料的性能.结果 配置了6种不同质量比的石蜡和正辛酸,质量比为0.2:0.8的石蜡-正辛酸达到共晶点,相变潜能为161.31 J/g,相变温度为13.4℃;以质量比0.2:0.8的石蜡-正辛酸为原料,添加不同添加量的石墨来提高导热性能,发现当石墨质量分数为20％时,导热系数提高了3.9倍,且循环稳定性好.结论 从相变潜能、相变温度和导热系数等3个方面考虑,当质量分数为20％的石墨添加在质量比为0.2:0.8的石蜡-正辛酸相变材料中,可得最佳石蜡-正辛酸/石墨相变材料,满足10～20℃运输环境的要求.     

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的制备及其热物性

为强化二元硝酸共晶盐(NaNO3/KNO3)的导热性能,在共晶盐中添加石墨泡沫制出石墨泡沫/共晶盐复合相变材料;对共晶盐和复合相变材料的相变特性进行差示热分析;对石墨泡沫的导热系数和复合相变材料的有效导热系数进行测定,并用拉曼光谱对复合相变材料进行稳定性分析。结果表明,石墨基复合材料可以用熔融浸渗法制备,且制备样品的稳定性能良好。复合相变材料的相变温度(221.3°C)与共晶盐(222.4°C)相似,其相变潜热与基于复合材料中共晶盐含量的潜热值相近(下降3.74%)。受石墨骨架高热导率的影响,复合相变材料的导热能力明显提高,与纯共晶盐比增加了102倍。     

TDA-HDA/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

脂肪胺作为有机相变材料有着相变焓高、无毒低腐蚀、化学性质稳定等特点，在建筑围护结构的中低温相变储能领域有着广泛的应用前景。利用高导热率的膨胀石墨作为多孔介质，吸附十四胺-十六胺二元共晶相变材料制备了复合相变材料，膨胀石墨质量分数分别为5%、10%、15%和20%,定型后的密度分别为600,700,800和900 kg/m³。采用扫描电镜、DSC、步冷曲线、导热系数测定仪和TG测试仪等对十四胺-十六胺/膨胀石墨复合相变材料的性能进行表征。实验结果表明膨胀石墨质量分数为10%时能完全吸附十四胺-十六胺二元相变材料，融化和凝固温度分别为27.48和21.86℃,相变焓为226.7 W/g,约为十四胺-十六胺相变焓(249 W/g)的90%,导热率可提高到十四胺-十六胺的373%～500%。当密度达到800 kg/m³以后，导热率随密度变化幅度减小。热循环实验表明十四胺-十六胺/膨胀石墨复合相变材料的热稳定性良好。红外光谱测试结果表明二元相变材料与膨胀石墨为物理结合，不存在化学反应；TG测试结果显示在常温范围内，相变材料的存在稳定，适用于建筑围护结构...     

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。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27 J/g变到144.39 J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141 W/(m·K)提升至4.106 W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。     

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。     

纳米铝粉/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,采用两步法制备了分散性较好的纳米铝粉/石蜡复合相变材料,并对其热物性能进行了实验研究.研究表明,纳米铝粉的加入有效地提高了石蜡相变储能材料的导热系数,而对相变潜热和相变温度影响不大.     

纳米石墨烯片/石蜡复合相变蓄热材料的热性质研究

采用两步法,通过磁力搅拌和超声振荡,制备了以纳米石墨烯片GnPs为导热增强相的纳米GnPs/石蜡复合相变蓄热材料。红外光谱分析结果表明GnPs与石蜡之间未发生化学反应,仅是简单的物理复合作用。差示扫描量热分析(DSC)表明,复合材料的相变温度几乎保持不变,但其相变潜热随纳米GnPs含量的增加呈降低趋势,在质量分数为1%时,熔化和凝固过程的相变潜热较纯石蜡分别下降约9.6%和10.1%。此外,复合材料的导热系数随GnPs质量分数增加而增加,在质量分数为2%时,导热系数相对提高率为34.2%,表现出良好的强化导热效果。     

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。     

八水合氢氧化钡复合相变材料的制备及热力学性能研究

采用两步法制备了八水合氢氧化钡/碳酸钡/纳米铁复合相变蓄热体系。八水合氢氧化钡是一种质量储热密度较大的低温相变材料,其熔点温度为78℃,相变潜热为264kJ/kg,但其在相变过程中存在过冷且导热性能差的问题。通过在八水合氢氧化钡中添加碳酸钡为成核剂,纳米铁粉作为添加剂改善其热力学性能。实验结果表明,复合蓄热体系添加质量分数为1.0%的碳酸钡和0.2%的纳米铁时效果最优。通过DSC测试以及导热系数测量,其相变潜热为276.4J/g,导热系数为1.368 W/(m·K),比八水合氢氧化钡溶液上升11.7%。添加BaCO3后,过冷问题得到有效解决,也没有出现化学降解问题。     

正癸酸/膨胀珍珠岩相变水泥板的热特性研究

以正癸酸(CA)为相变材料,膨胀珍珠岩(EP)为基体材料,通过真空吸附法制备了可应用于外墙隔热控温领域的CA/EP定型复合相变材料。将CA/EP掺入水泥砂浆中制备了相变水泥板并测试其热特性,结果表明,CA/EP能提升水泥板的热能存储能力,20wt%相变水泥板的熔化、凝固相变潜热分别为14.25J·g-1、14.1J·g-1;CA/EP的加入能提高水泥板的比热容,且相变水泥板中复合相变材料含量越高,其等效比热容越大;定型复合相变材料CA/EP的加入能提高水泥板的比热容,且相变水泥板中复合相变材料含量越高,其等效比热容越大;CA/EP的加入会显著减小水泥板的导热系数和蓄热系数,增大热惰性系数。与普通水泥板相比,10wt%、15wt%、20wt%相变水泥板的导热系数分别下降了39.4%、47.83%和52.49%(20℃),37.94%、46.84%和50.63%(50℃),蓄热系数分别下降了34.07%、40.62%和44.87%(20℃),30.25%、35.59%和37.65%(50℃),热惰性系数分别增大8.75%、13.78%和15.96%(20℃),8.75%、21.53和26.21%(50℃)。     

脂肪酸相变材料导热系数测试及相变传热过程的数值模拟

相变材料在相变过程中由于材料本身状态的变化,其相变传热过程属于具有移动边界的非线性过程,针对相变材料相变传热过程中非线性传热特征,对月桂酸-癸酸混合脂肪酸相变材料的热性能进行了研究,利用差示扫描量热法(Differential Scanning Cal-orimetry)对相变材料的相变潜热和相变温度进行了测试,利用DRE-2C导热系数测定仪测试了不同摩尔比例脂肪酸相变材料以及相变材料在不同测试温度下的导热系数,通过将无机多孔材料硅藻土和脂肪酸相变材料混合制备了一种无机复合相变材料,并对其导热系数和蓄放热性能进行了测试,利用有限元法对相变材料的相变过程进行了数值模拟。研究表明,脂肪酸相变材料的导热系数和其相变温度呈反比关系,相变材料的相变温度越高,其导热系数越低。对于同一相变材料来说,相变材料的导热系数随着材料温度的升高而升高,硅藻土的掺入明显增加了相变材料的导热系数,复合相变材料蓄放热速率加快,改善了相变材料的传热性能。有限元模拟分析法可以较好地描述相变材料的传热过程,相变材料的导热性能需要强化以提高其蓄放热的速率和频率。