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。     

甲酸钠低温相变材料的研制及其在蓄冷箱中的应用

本文针对蓄冷保温箱研制了一种相变温度适宜、潜热较高、腐蚀性较小、不产生气体的低温相变材料甲酸钠(二水)21%+79%,并制作了纯聚氨酯发泡(PU)、真空绝热板-聚氨酯复合(VIP-PU)两种保温箱,将研制的相变材料充冷后分别应用于两种不同材质保温层的蓄冷保温箱中,针对不同材质保温箱、不同蓄冷剂质量、不同冷冻温度的对比实验观察放冷效果。结果表明:在冻结温度-60℃情况下,真空绝热板-聚氨酯复合的蓄冷箱保冷效果是纯聚氨酯蓄冷箱的两倍;当所用蓄冷剂质量为15kg,真空绝热板-聚氨酯复合的蓄冷箱能够维持箱内-10℃的低温环境13 h,具有最优的保冷效果。     

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。     

甲酸钠/氧化铜复合相变材料的制备与热力学性能测试

配制了甲酸钠/氧化铜复合相变材料。通过恒温槽实验对比了甲酸钠,乙酸钠,丙酸钠以及氯化铵的性能,选择了性能最优的甲酸钠。通过配制不同浓度的甲酸钠溶液,对比其性能,发现29.4 wt%甲酸钠溶液的效果最好。为了优化溶液的导热性能,通过对比不同纯金属纳米材料和金属氧化物纳米材料的种类以及对比添加同种纳米材料不同的质量分数,发现添加0.5 wt%的氧化铜效果最优。通过Hot Disk和DSC实验对配方进行了导热值以及潜热值的测量,结果显示添加了纳米材料的配方其潜热为250.4 J/g,相变温度为-16℃,导热系数为1.078 W/（m·K）,比未添加的导热能力提高了9.66%。实验过程中未发生化学沉降等现象。     

水基纳米TiO_2复合相变材料的制备及性能

针对水作为冷藏保鲜领域常见的蓄冷剂存在相变时过冷度大、导热系数小的现象,研制了一种以水作为基液,添加纳米粒子及分散剂的复合相变材料,该材料配方质量比为水+0.7%纳米二氧化钛(TiO_2)+1.0%十二烷基苯磺酸钠(SDBS),相变温度为0.216℃,相变潜热为353.1 k J/kg。在水中加入纳米TiO_2使水在相变过程的过冷度降低了5~6℃,且导热系数较基液提高了62.7%,从0.598 8 W/(m·K)升至0.974 5 W/(m·K);同时添加分散剂SDBS,改善了水基纳米TiO_2的沉降问题,提高了材料的稳定性,防止相分离。结合理论与实验,总结分析了纳米TiO_2与分散剂SDBS不同质量比的水基纳米复合相变材料的热性能,确定纳米TiO_2与分散剂SDBS在水中的最佳质量添加比为7∶10。通过最优例材料静置后的颜色观察和导热系数测试,表明纳米TiO_2在水中具有良好的分散稳定性。     

Ba(OH)2·8H2O复合相变材料及其在太阳能光伏/热集热器上的释热特性

开发了一种熔点为78℃的八水氢氧化钡复合相变材料,通过添加成核剂使复合相变材料的过冷度降低3~5℃,结合纳米技术使材料的热导率提高了11.7%。基于包含复合相变蓄热材料与石蜡、水蓄热的梯级蓄热太阳能光伏、光热集热器,对该新型材料的释热特性进行了实验,实验结果表明,八水氢氧化钡复合相变蓄热材料无过冷,在其相变温度上相变平稳。在水流量为90 L·h^-1,环境温度为20℃时,集热系统可以有效地储存太阳能,以50℃为参考点放热时间长达60 min以上,且在放水前20 min内,系统的出水温度都高于70℃,因此该系统能够在降低太阳电池工作温度的同时,满足日常生活需求。