形态稳定的Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O共晶盐相变储能材料的制备及热性能提升 |
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作者姓名: | 魏宁 柳馨 铁生年 汪长安 |
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作者单位: | 青海大学化工学院,西宁 810016;青海大学新能源光伏产业研究中心,西宁 810016;清华大学材料学院,北京 100084 |
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基金项目: | 青海省自然科学基金(2020-ZJ-909,2021-ZJ-906);材料复合新技术国家重点实验室(武汉理工大学)开放基金(2020-KF-1) |
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摘 要: | 在复合相变材料中引入碳纳米纤维(CNFs)提高相变体系的导热系数,以实现相变材料与外界环境进行快速有效的热量交换。本文采用熔融共混法将Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2O制备成共晶盐相变材料,借助聚丙烯酸钠构筑三维聚合物网络封装相变材料,利用CNFs提升复合材料的导热系数。通过Raman、XPS等测试方法,研究了CNFs经高能球磨、湿化学氧化处理后,其表面含氧官能团的变化;借助Raman、DSC、Hot disk、TG等测试方法,分析了CNFs对复合材料化学相容性、相变行为、热稳定性、潜热容量、导热系数的影响。结果表明:CNFs经过功能化处理,氧、碳原子比增大至0.140,氧化效果显著;CNFs引入至复合相变材料中,体系内各组分之间存在良好的化学相容性;当CNFs的添加量达到3%(质量分数),复合材料的固、液态导热系数分别达到1.05 W/(m·K)、0.88 W/(m·K),相较于未添加CNFs的复合材料,固、液态导热性能分别提升了69.4%、60.0%;经过1 000次循环试验,复合材料的熔融焓和结晶焓相较循环前分别下降了56.2%、65.3%,相变体系仍然具备一定的储热能力,表明将相变材料嵌入三维网络结构是一种有效的封装策略。
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关 键 词: | 复合相变材料 相变储能 十水硫酸钠 十二水磷酸氢二钠 碳纳米纤维 相变行为 潜热容量 导热系数 |
收稿时间: | 2022-01-18 |
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