脂肪酸相变储能材料热性能研究进展

在以往所研究的相变材料中,脂肪酸由于展现出优越的性能,得到了研究者更多的关注,但同样存在相变温度不适宜和导热性能差等热性能问题。本工作通过现有文献对脂肪酸相变储能材料的热性能进行系统分析,提出了脂肪酸与脂肪酸、脂肪醇及石蜡复合3种有效解决相变温度不适宜的方法;针对导热性能差提出了多孔材料吸附、添加碳材料或金属粒子和微胶囊化3种高效易行的强化传热方式,进而说明这一领域目前研究重点。同时,对脂肪酸储能材料的相变性能、导热增强方法及导热增强剂进行了比较,分析了各自的优缺点。最后,对脂肪酸相变储能材料热性能研究的不足之处进行了探究,并指出了制备出更多能应用于建筑节能和纺织等领域的脂肪酸相变储能材料和着重研究脂肪酸与石蜡的复合等进一步研究方向。

癸酸-十六醇作为相变储能材料的相变特性

以癸酸(CA)和十六醇(H)为原料,通过熔融共混法制备了二元脂肪酸醇复合相变材料,并利用步冷曲线法确定癸酸-十六醇(CA-H)二元复合相变材料的最佳质量配比为74∶26,共晶温度为24.5℃,过冷度为0.2℃。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、蓄放热实验和冷热加速循环实验等研究了CA-H复合相变材料的结构与性能,发现CA-H的FTIR曲线上同时存在CA和H的特征吸收峰,CA-H的XRD图谱上存在CA和H的衍射峰,说明CA与H是通过分子力作用在一起,没有发生化学反应。然后对CA-H进行500次5~80℃冷热加速循环实验,发现其相变温度和相变潜热变化较小,可见CA-H的热循环稳定性良好,且蓄放热性能较好。同时,根据差示扫描量热仪(DSC)分析得到CA-H的相变温度为24.22℃,相变潜热为190.5J/g,这与通过步冷曲线测得的共晶温度吻合。因此,该CA-H复合相变材料适用于建筑节能、空调冷凝热回收及低温太阳能热储存等领域。

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。

癸酸-石蜡/膨胀石墨定形相变材料的制备及性能

通过物理吸附法将癸酸-石蜡(CA-PC)二元低共熔混合物与膨胀石墨(EG)复合形成癸酸-石蜡/膨胀石墨定形相变材料,实验结果显示,CA与PC、CA-PC与EG的最佳质量配比分别为8.1∶1.9和7∶1。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析了定形相变材料的微观形貌和结构特点,发现CA-PC/EG的FTIR曲线上同时存在二元低共熔混合物和膨胀石墨的特征吸收峰,表明二元低共熔混合物与膨胀石墨之间没有发生化学反应,二者依靠表面张力和毛细力作用在一起,并且CA-PC二元低共熔混合物依靠物理作用被有效包封于EG的孔隙中,经过1000次加速冷热循环后,基本没有液态二元复合相变材料泄漏。通过差示扫描量热仪(DSC)得到CA-PC/EG的熔化温度和凝固温度分别为27.04℃和22.26℃,熔化潜热和凝固潜热分别为144.4J/g和133.7J/g,且EG的高导热性促进了CA-PC的蓄放热速率。同时,根据热重分析(TG)与蓄放热实验结果发现其拥有优良的热可靠性和耐热性能。因此,该CA-PC/EG定形相变材料是一种良好的低温储能材料。

海泡石基定形相变材料的制备及热湿性能研究

采用高温焙烧和十六烷基三甲基溴化铵对海泡石原矿进行改性。以改性海泡石为载体,选择月桂酸-十四酸共晶系为相变材料,无水乙醇作为溶剂,通过液相插层法制备不同相变材料质量分数的海泡石基定形相变材料。对其进行形貌表征、热物性、热循环稳定性、控温性能、饱和吸湿量进行测试,用归一法评价其热湿综合性能。结果表明,月桂酸-十四酸共晶系均匀附着在海泡石孔隙内,当相变材料掺入量为30%,定形相变材料具有最优的热湿综合性能。同时具有良好的热稳定性,其热物性在多次热循环后未发生显著变化,可将其当做建筑材料使用。

十六酸-十四醇二元复合相变材料的制备及热性能研究

通过熔融共混法制备了一系列十六酸-十四醇共晶系,利用步冷曲线法和低共熔混合物相变温度理论计算确定十六酸-十四醇二元混合物最低共熔点的质量比为18∶82,共晶温度为34. 03℃,并且随着十六酸掺入量的增加,共晶系的过冷度逐渐下降。DSC和FT-IR测试结果表明,十六酸-十四醇最低共熔点的熔化温度为35. 90℃,相变潜热为122. 6 J/g,凝固温度为30. 46℃,相变潜热为119. 3 J/g,并且各组分之间无化学反应。从加速冷热循环结果来看,十六酸-十四醇共晶系具有良好的热稳定性。因此,该二元复合相变材料适用于建筑节能领域。

十八酸-十四酸二元相变材料的热性能研究

通过熔融共混法制备了十八酸-十四酸(SA-MA)二元相变材料,采用施罗德公式理论计算,并采用步冷曲线法测试SA-MA二元体系的温度变化过程,得到最低共熔点的质量配比均为39∶61,共晶系理论相变温度为42.32℃,步冷曲线法测得的相变温度为41.70℃。通过DSC和FT-IR测试方法表征复合材料的性能,发现其相变温度为42.72℃,相变潜热为169.6J/g,并且各组分之间无化学反应。复合材料经过600次冷热循环后相变温度降低了1.6℃,说明该二元相变材料具有良好的热稳定性。因此,SA-MA二元相变材料适用于建筑节能领域。

基于“双一流”目标的建能类本科生创新人才培养

对建能类本科生创新人才培养模式进行了分析,探索了"双一流"目标的创新教育模式意义、创新教育、课程体系、教学方法与手段研究等。分析了基于"双一流"目标的建能类本科生创新人才培养存在的问题及影响因素。

生物质气化过程中金属氧化物催化与结构优化的研究进展

综述了生物质气化过程中金属氧化物催化与结构优化的研究现状。金属氧化物碳酸化/煅烧循环反应过程中煅烧产物的孔隙结构直接决定产物碳酸化转化率的变化规律,同时也间接影响到宏观动力学特性以及催化分解作用。金属氧化物对生物质气化阶段的作用主要体现在焦油重整反应和焦油分解反应,但金属氧化物对焦油分解反应的作用更明显,其改性归根为微观结构的改良,使金属氧化物具有良好的催化特性,对生物质气化具有重要的学术意义及应用价值。

癸酸-石蜡二元低共熔复合相变材料的制备及性能研究

为充分利用冬季太阳辐射热,将传统建筑材料与相变材料结合形成新型绿色建筑材料,可充分发挥其储能控温特性,并缩短热量被吸收进室内的时间,降低冬季采暖能耗,实现建筑节能。利用熔融共混法制备了质量配比为0.81∶0.19、共晶温度为27.4℃的癸酸-石蜡(CA-PC)低共熔复合相变材料。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对该二元低共熔物的化学结构进行分析,发现CA与PC是通过物理作用结合的,无新物质产生;并且通过500次加速冷热循环实验,证实了CA-PC复合相变材料具有良好的热循环稳定性。此外,由差示扫描量热仪(DSC)分析得到CA-PC的相变温度为27.0℃,相变潜热为153.7 J/g,这一结果与步冷曲线所得的共晶温度相吻合,进一步表明了该复合相变材料在用于制备新型建筑储能材料领域极具发展潜力。

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究进展

相变储能材料存在导热性能差、吸附性能弱等问题。膨胀石墨是一种新型的含碳材料,可以作为载体大幅度提高相变储能材料的导热性和吸附性。介绍了膨胀石墨的制备方法并对比分析了各种制备方法的优缺点,综述了膨胀石墨基相变储能材料的研究进展,对未来膨胀石墨基相变储能材料的研究方向进行了展望。

膨胀石墨基二元复合相变材料的制备及结构特性研究

膨胀石墨基二元复合相变材料具有相变过程无液相相变材料泄漏以及储能密度大等优点,并在建筑节能领域中具有较好的应用价值。首先,采用步冷曲线法确定CA-PA二元低共熔混合物的最佳配比为CA含量86%,相应的PA含量为14%,此时对应的共晶温度为22.1℃,通过差示量热(DSC)得到CA-PA的熔化温度与潜热分别为21.78℃与154.7J/g,该温度值与通过步冷曲线测得的结果相符合。再采用物理吸附法制备了癸酸-棕榈酸/膨胀石墨(CA-PA/EG)复合相变材料,其中CA-PA与EG的最佳质量比例为8∶1。利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)研究了复合相变材料的微观形貌和结构特征,发现CA-PA依靠物理作用均匀分布于EG的孔隙中,且其经过1000次加速冷热循环后基本没有液相二元相变材料泄漏。因此,该CA-PA/EG复合相变材料可作为建筑节能和空调冷凝热回收等领域的候选材料。

膨胀石墨基定形复合相变材料的特性及其应用研究进展

综述了膨胀石墨基定形复合相变材料的特性及其应用研究进展。膨胀石墨基定形复合相变材料具有良好的导热性能、储能效果、热性能且可有效解决液相易泄漏问题。将传统建筑材料与膨胀石墨基定形复合相变材料结合,能够制备出具有适宜相变温度、相变潜热、抗压强度的相变储能建筑材料,将其应用于建筑节能、太阳能利用等领域可充分发挥材料储能控温特性,提高能源的利用效率,有效缓解能源危机。