定形相变材料的制备及其稳定性能的研究

以石蜡为相变材料,膨胀珍珠岩为基体,采用真空吸附的方法,制备出膨胀珍珠岩——石蜡定形相变材料。为提高定形相变材料的稳定性,在制备的定形相变材料外包覆成膜乳液封装。采用扩散-渗出圈法对材料的稳定性能进行了测试。结果表明:石蜡与膨胀珍珠岩的最佳质量比为2∶1;最佳成膜封装乳液是苯丙乳液,最佳乳液用量是定形相变材料质量的20%;制备得到的成膜封装后的膨胀珍珠岩-石蜡定形相变材料的相变温度为25.05℃,相变潜热为128.93 J/g,稳定性能良好。     

膨胀珍珠岩-石蜡相变储能砂浆的力学性能研究

利用膨胀珍珠岩对石蜡具有良好的吸附性能,以石蜡为蓄热芯材,膨胀珍珠岩为载体,经碱矿渣封装后,制备了膨胀珍珠岩-石蜡复合相变储热材料。由于毛细作用力和表面张力的作用,石蜡在相变过程中,很难从膨胀珍珠岩的微孔中渗透出来。将相变储能珍珠岩作为细集料制备出相变储能砂浆,对其热物理性能力学性能进行了试验研究,结果表明:采用碱矿渣对吸附了相变材料的珍珠岩表面进行封装,相变材料的质量损失率、潜热变化率及温度变化率均较小,封密性和稳定性较好;相变循环对砂浆强度影响较小;在配合比相同的情况下,相变材料对砂浆的强度影响较大,相变储能砂浆的抗压强度低于普通砂浆。     

相变珍珠岩工艺研究和相变砂浆控温模拟

针对夏热冬冷地区,不保温墙体热惰性差和有机保温墙体易燃的缺陷,将相变材料制备成相变砂浆,并希望该砂浆应用于该地区建筑物外墙的外侧,以提高夏季墙体的热惰性。以月桂酸和肉豆蔻酸形成的最低共熔物(脂肪酸)为相变材料,以膨胀珍珠岩为无机载体,采用吸附法制备相变骨料,并对其进行包裹,确定最佳工艺参数。进而用相变珍珠岩骨料制备相变砂浆,通过砂浆板控温模拟实验,评价相变砂浆的热性能。结果表明：采用真空吸附法使膨胀珍珠岩吸附200%的脂肪酸,并用67%的聚氨酯树脂包裹后可制成稳定的相变珍珠岩骨料;相变珍珠岩基砂浆板有较好的控温效果,且脂肪酸掺量越多,有效热量值降低越多,温度延时越长,降温幅度越大,即控温效果越明显。     

石蜡定形相变材料的包裹及热性能

利用原位聚合法,提出了对定形相变材料进行无机高分子材料再包裹,制备了硅胶封装石蜡定形相变材料的微胶囊,其石蜡的含量最高达到w(石蜡)=69.12%。用差示扫描量热仪(DSC)测定了微胶囊的热性能,并将测定粉体材料润湿性能的W ashburn方程应用于相变材料的亲油亲水性测定,评价了定形相变材料在胶囊封装前后的亲水性变化。结果表明,经硅胶封装的相变材料其相变焓为153.46 J.g-1,相变焓降低较少,而亲水性能有很大提高,确定了微胶囊产品中石蜡最佳质量分数为w(石蜡)=50%~56%。     

脱硫石膏基相变砂浆的制备研究

以硬脂酸丁酯为相变材料、膨胀珍珠岩为载体,采用减压吸附法制备了定型相变材料,然后加入脱硫石膏和外加剂配制成相变砂浆。当定型相变材料添加的质量分数为15%(硬脂酸丁酯吸附的质量分数为45%)时制备的砂浆性能最好。对比相变砂浆和普通砂浆的降温曲线,相变砂浆具有温度调节功能,能够实现能源的合理利用。     

十八烷酸复合相变储能材料的制备及性能研究

本文采用溶胶凝胶法,以十八烷酸作为相变储能物质,正硅酸乙酯为硅源水解形成的SiO_2为载体,合成出相变潜热高、热稳定性好、封装性能好、能有效解决泄漏问题的十八烷酸/二氧化硅复合相变储能材料,并且探究了反应物用量和反应环境对制备复合相变储能材料的影响。     

无机材料基复合相变材料的制备

使用石蜡和颗粒状多孔介质膨胀珍珠岩,并在其外部包裹环氧树脂复合而成颗粒型复合储能相变材料,文中研究了固化温度、溶剂种类及用量对石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料制备的影响,使用扫描电镜对石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的形貌进行表征。研究结果表明：以石蜡为相变储能材料的最佳制备工艺条件是：珍珠岩/环氧树脂=1∶0.2;环氧树脂/HDT31=1∶0.4;膨胀珍珠岩/石蜡复合相变材料颗粒包裹的非常均匀,形成的环氧树脂膜均匀致密,在50℃烘箱内干燥48 h,无石蜡渗出。     

高性能三水醋酸钠-尿素-膨胀石墨混合相变材料的制备及其在电地暖中的应用性能

采用尿素调节三水醋酸钠的相变温度到合适范围再添加膨胀石墨来降低过冷度,研制了高性能的三水醋酸钠-尿素-膨胀石墨混合相变材料,并对其在电地暖中的应用性能进行了研究。结果表明,当尿素质量分数为36.5%、膨胀石墨添加量为4%(质量)时,所得混合相变材料的熔化焓高达209.1 J/g,熔点在31.98℃,过冷度仅为2.04℃,热导率为2.349 W/(m·K),热可靠性良好;将用该混合相变材料制成的相变板安装在实验房的电地暖中时,实验房的热舒适度随着相变材料层厚度的增加而增加,但也带来加热时间和用电量的增加;当相变材料层厚度为10 mm时,电加热温度适宜设置在45℃;在热舒适度相当的条件下,有相变板的实验房与无相变板的参比房相比具有用电量小及电费低的优势。     

高导热膨胀石墨/棕榈酸定形复合相变材料的制备及储热性能研究

采用棕榈酸(palmitic acid, PA)作为相变材料,膨胀石墨(expanded graphite, EG)作为添加基质,通过“熔融共混-凝固定形”工艺制备了PA/EG定形复合相变材料以提高相变材料的综合性能。预测并制备了21种不同配比的定形复合相变材料,对其形貌结构和孔隙率进行了微观表征与理论分析,并在此基础上对样品进行了传热性能分析、热物性测试、热稳定性研究和储热性能分析。SEM形貌分析显示所使用工艺可使棕榈酸能较好地被吸附于膨胀石墨的孔隙结构并使之均匀分布;DSC测试结果表明定形复合相变材料[70%(质量) PA]的焓值为193.01 J/g,纯PA的焓值为275.35 J/g,对应于熔点分别为61.08℃和59.53℃。EG的添加,可有效提高相变材料的热导率。当样品密度为900 kg/m³,EG含量为30%(质量)时,定形复合相变材料的热导率为14.09 W/(m·K),相比于纯PA[0.162 W/(m·K)]提高约87倍;对制备的样品进行50次循环稳定性实验,EG含量为24%(质量)和30%(质量)的样品形态均未出现明显变化,表现出良好的充放热循环稳定性。     

三元复合石蜡/玻化微珠相变储能砂浆的制备

本文选用三元复合石蜡作为相变原材料,玻化微珠作为吸附载体,EVA乳液和苯丙乳液作为封装材料,根据石蜡渗漏率测试选择合适的封装材料制备出相变储能砂浆.结果表明:根据温度-时间曲线和DSC分析确定复合石蜡最佳配比为3#石蜡∶C14∶固体石蜡=1∶2∶7.玻化微珠真空吸附30 min石蜡量达到502.2％.选择苯丙乳液作为封装材料,可有效解决石蜡渗漏问题,石蜡/玻化微珠定型相变材料经恒温加热30 min最小渗漏率仅为4.42％.所制备的石蜡/玻化微珠相变储能砂浆相变温度区间为22～26q℃,抗压强度为5.35 MPa,导热系数为0.3372W/m·K,比热容约为普通砂浆的2倍,能够显著提高砂浆的保温性能.     

新型建筑用二元复合定型相变材料的制备及性能评价

针对建筑节能领域,提出了一种由十二醇（LA,C₁₂H₂₆O）和硬脂酸（SA,C₁₈H₃₆O₂）组成的具有适宜相变温区且相变潜热较高的二元相变材料LA-SA,并以膨胀珍珠岩和陶粒为多孔吸附材料制备出复合定型相变材料,探究了不同吸附材料对于定型相变材料热物性的影响。二元相变材料LA-SA的最优配比为质量分数82%十二醇+18%硬脂酸,其熔融相变温度为21.3℃,相变潜热为205.9 kJ/kg,且热稳定性能良好。以膨胀珍珠岩和陶粒为吸附材料,通过真空吸附法制备出了两种建筑用定型相变材料,并对其进行了SEM、FTIR、TG及DSC性能表征,结果表明：LA-SA与两种吸附材料的复合过程仅为物理吸附且复合良好,吸附后的定型相变材料的相变潜热有一定的降低;相比于陶粒,膨胀珍珠岩对相变材料的吸附率较高,且对相变材料热性能影响较小;LA-SA/膨胀珍珠岩熔融相变温度为22.7℃,相变潜热为165.3 kJ/kg,可应用于建筑节能材料的制备。     

无机水合盐相变材料过冷度抑制方法的研究进展

无机水合盐相变材料具有较高的相变潜热、原料易得、安全性高等优点,在未来中低温储能领域有巨大的应用潜力,但其在相变过程中易出现“过冷”与“相分离”等现象,严重影响了其热稳定性能,相关问题可通过添加成核剂、增稠剂进行解决。但无机水合盐在液态下会发生泄漏,需要将其限制在一定区域内。通过多孔材料吸附、微胶囊化等方法可以对无机水合盐相变材料进行封装,多孔材料如膨胀石墨、膨润土、泡沫金属等可以吸附无机水合盐,防止其相变过程发生泄漏。微胶囊包覆则是通过将相变材料微胶囊化封装在壳材内,常用壳材包括聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺?甲醛树脂或聚脲树脂等,此外,无机SiO2壁材也是常用的材料。通过吸附封装或者微胶囊化,可以将无机水合盐相变材料限制在一定区域内,提高无机水合盐相变材料的分散性能,降低其过冷度、改善相分离现象,进一步提高无机水合盐相变循环的热稳定性,是解决无机水合盐相变材料在相变过程中渗漏问题的有效方法。本工作综述了无机水合盐相变材料过冷、相分离问题的研究现状,总结了采用多孔材料吸附和微胶囊化抑制或解决无机水合盐过冷度的研究进展,并对今后无机水合盐储能应用研究提出了建议与展望。     

正十八烷/OBC/EG复合定型相变材料制备及热物性

针对正十八烷相变易泄漏的问题,采用烯烃嵌段共聚物（olefin block copolymer,OBC）作为封装结构,制备复合定型相变材料。并通过添加膨胀石墨（expanded graphite,EG）,改善其热导率低的问题。研究结果表明,当OBC的质量分数为20%时,复合相变材料未发现明显泄漏,定型效果较好,此时复合相变材料的相变焓为166.87 J/g,相较纯十八烷（227.40 J/g）下降26.62%。针对添加有不同质量分数EG的复合相变材料,其热导率随EG含量的增加而增大。其中当EG质量分数为5%时,复合相变材料热导率为4.179 W/(m?K),较纯相变材料热导率[0.24 W/(m?K)提高了约16倍,即EG能够有效提高复合相变材料的导热性能。此外,5%含量下的复合相变材料相变焓约为149.54 J/g,且在经历50次循环后,相变温度和相变焓均未有明显变化,即制备的复合相变材料具有较好的热稳定性。因此,该复合相变材料在建筑节能方面具有应用潜力。     

石蜡的聚烯烃定形包覆研究

低熔点石蜡为芯材,聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯3种高分子材料作支撑材料,以加热熔融的方法制备了3种定形复合相变材料,确定了3种高分子材料对潜热为222.01 kJ/kg的17℃石蜡的最大包裹量分别为w(石蜡)=46%、51%、73%。用差示扫描量热仪对3种定形复合相变材料进行了测定,分析了所制备的定形复合相变材料的相变温度、相变潜热、热稳定性等性能。结果表明,石蜡经过高分子材料包覆之后,其相变温度有所降低,相变焓值有所提高,而且该定形相变材料可以加工成粉体材料,进一步拓展了产品的应用领域。     

纳米技术在相变储热材料中的应用

结合纳米颗粒的特殊尺寸效应,把纳米技术运用到相变储热材料的制备和改进中,可获得纳米流体、纳米胶囊和复合纳米相变材料等一系列性能优异的纳米相变储热材料。新型的纳米相变材料逐渐被利用到生产和生活的各个储热领域,引领着相变储热技术的发展方向。本文综述了纳米相变材料的研究进展,介绍了纳米相变材料的应用,展望了纳米相变材料的未来发展方向。     

多孔纳米基复合相变材料在建筑节能中的应用进展

近年来相变材料的开发和应用受到广泛的关注,研究表明,纳米和多孔基复合相变材料可以显著提高材料热导率和热稳定性,同时可以有效防止相变材料在熔融和凝固过程中发生的泄漏问题。本文主要介绍了建筑领域的纳米和多孔基复合相变材料的选择和制备、材料的表征及热物性测量研究,简述了掺入复合相变材料的砂浆、石膏板、混凝土和砖块的热性能情况,通过实验和数值模拟分析了建筑系统中的复合相变材料的应用情况,对采用了储热相变材料的建筑系统进行成本分析和节能研究。最后说明应根据地区气候和使用需求选择不同相变点和热导率的相变材料,添加相变墙体可提高热舒适性,并有效减少能耗。同时指出如何将相变墙体更好地与主动式技术结合,以及探究降低相变墙体的可回收年限和长时间使用相变墙体后的热性能是今后的主要研究方向。     

聚乙二醇定形相变材料的热稳定性

利用热重分析仪对不同分子量、不同支撑材料、不同配方的聚乙二醇(PEG)定形相变材料的热稳定性进行了分析。结果表明,机械加工方法有可能会对PEG分子链有破坏作用,PEG定形相变材料具有良好的热稳定性。随着PEG分子量的增加,PEG定形相变材料的热分解温度越来越高,热稳定性更好。活性炭颗粒(ACG)和膨胀石墨(EG)都会使PEG相变材料的热分解温度降低,热稳定性有所降低。随着PEG定形相变材料中支撑材料含量的增加,定形相变材料的热稳定性降低。     

电驱动PEG/EG复合相变材料的制备与性能

以聚乙二醇（PEG）为相变组分，膨胀石墨（EG）为支撑材料，采用真空浸渍的方法制备了PEG/EG电热转换相变储能材料。改变复合相变材料中EG的质量分数，探究其在电热转换与热能存储效率、定形效果、相变焓值、储放热速率等方面的作用。结果表明，EG不仅能够提高复合相变材料的导热性能，还赋予其导电性能。当EG质量分数为5%时，PEG/EG复合相变材料具有良好的电热转换性能，在外加电压为7 V时，其电热转换与热能存储效率达到80.6%。同时，复合相变材料表现出良好的定形效果、较高的相变焓值（152.2 J/g）和优异的导热性能，与纯PEG相比，其储热所用时间减少了73%，储放热速率大幅提高。因此，PEG/EG复合相变材料在电驱动热能存储系统和能量转换与存储等领域具有广阔的应用前景。     

多孔介质在高温相变蓄热中的强化换热

采用实验方法,验证了金属泡沫、膨胀石墨在高温蓄热系统中强化换热的作用。实验结果表明,在250～290℃之间,金属泡沫多孔材料能够提高纯硝酸钠的换热率2.1倍。由于多孔材料严重抑制了自然对流,在液相加热阶段,硝酸钠与多孔材料混合物的换热率不高于纯硝酸钠的一半。通过比较底部加热和顶部加热两种加热方式下蓄热系统的换热性能,进一步揭示了多孔材料对自然对流的影响。