膨胀蛭石基复合相变储热材料的制备及性能研究

文章以癸酸-棕榈酸(CA-PA)二元共晶物作为相变材料,膨胀蛭石(EVM)作为支撑材料,采用真空浸渍法制备癸酸-棕榈酸/膨胀蛭石复合相变储热材料(CA-PA/EVM)。通过FT-IR,DSC,TG,热循环等测试方法对癸酸-棕榈酸/膨胀蛭石复合相变储热材料的化学兼容性、储热性能、热稳定性及可靠性进行系统研究。结果表明:膨胀蛭石通过物理作用吸附癸酸-棕榈酸二元共晶物至其层状孔隙结构,且二者化学兼容性良好;癸酸-棕榈酸/膨胀蛭石复合相变储热材料的融化和凝固相变温度分别23.61,20.41℃,熔化和凝固相变潜热分别为67.22,64.87 J/g;膨胀蛭石中癸酸-棕榈酸的封装量可达52.22%,在工作温度下具有良好的热稳定性;癸酸-棕榈酸/膨胀蛭石复合相变储热材料经过100次热循环后仍保持良好的热可靠性,在建筑节能领域具有广阔的应用前景。

碳捕捉对废弃混凝土复合相变储热材料性能的影响

为充分资源化利用废弃混凝土,捕捉和储存CO_(2),本工作利用废弃混凝土进行碳捕捉,分别采用经固碳和未固碳废弃混凝土为骨架材料,硝酸钠为相变材料,制备出了7种不同质量配比的复合相变储热材料。研究结果表明,废弃混凝土在最佳实验工况下固碳效率高达24.7%;在添加相同质量分数的相变材料情况下,固碳复合相变储热材料的熔化潜热高于未固碳复合相变储热材料;样品SS2的抗压强度高达121.54 MPa,固碳废弃混凝土及其复合相变储热材料的抗压强度均有较大提升,最高热导率[0.648 W/(m·K)]低于未固碳样品[0.884 W/(m·K)];固碳前后的废弃混凝土骨架材料均与相变材料颗粒结合致密,材料各组分间的化学相容性较好。

碳捕捉对电石渣-钢渣复合相变储热材料性能的影响

为资源化利用工业固废,降低储热系统成本,选取电石渣和钢渣1∶1混合进行CO_(2)捕集和封存,将封存CO_(2)的电石渣-钢渣混合材料作为骨架材料制备7种不同配比的NaNO_(3)/固碳电石渣-钢渣复合相变储热材料。通过热重分析法探究电石渣-钢渣混合材料的固碳性能,利用差示扫描量热法、高温热冲击法、X射线衍射法、电子显微法表征其储热性能、热循环稳定性、化学相容性和微观结构。结果表明,电石渣-钢渣混合材料的固碳率为24.48%;最佳热性能样品CC-SC4中NaNO_(3)、电石渣和钢渣的质量比为2∶1∶1,100~400℃工作温度内储热密度达到444.2 J/g,热导率为1.057 W/(m·K),各组分间具有良好的化学相容性;样品CC-SC4经历1440次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能。

复合相变储热材料的研究与发展

系统概括和评述了复合相变材料的制备方法及其研究进展 ,并介绍了研制有机 /无机纳米复合相变储热材料的创新思路及初步研究成果 ,提出有机

硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料制备及性能研究

采用“溶胶-凝胶”工艺制备出具有不同硬脂酸质量分数的硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料,运用SEM、XRD和DSC等手段对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征和测试。复合相变储热材料是硬脂酸嵌入到二氧化硅三维纳米网孔中形成的,其相变温度和相变潜热均随硬脂酸质量分数的增加而增大,且相变温度低于纯硬脂酸,相变潜热与对应质量分数下的硬脂酸相当。实验结果表明,硬脂酸/二氧化硅复合相变储热材料具有储热密度大、性能稳定以及导热系数较高等优点。

硬酯酸/膨润土复合相变储热材料研究

采用“液相插层法”制备出了硬酯酸/膨润土复合相变储热材料,在34%的硬酯酸质量含量下,复合相变储热材料的XRD图谱与有机膨润土和硬酯酸的混合物明显不同,是硬酯酸嵌入到膨润土的纳米层间并形成了一种新型的复合相变材料。DSC分析表明,此材料在熔融和凝固过程中都出现了两个相邻的相变峰,其相变温度比硬酯酸略低,相变潜热与复合相变材料中硬酯酸百分含量的对应值相当。500次连续循环储热/放热实验表明,此材料的层间距和相变温度及相变潜热变化很小,证明其具有很好的结构和性能稳定性。

不同十八烷含量膨润土基复合相变储热材料的性能研究

以十八烷为相变材料,膨润土为支撑结构,采用微波加热法与熔融插层法相结合制备出了不同质量分数的十八烷/膨润土复合相变储热材料,十八烷的质量分数分别为16.67%2、5%和33.33%。采用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征。结果表明,随着十八烷质量分数的增加,膨润土的纳米层间距增大,并且复合相变储热材料的相变温度也逐渐增大并接近十八烷的相变温度;复合相变材料的相变潜热比对应质量分数下十八烷的潜热略低。对十八烷质量分数为33.33%时复合相变储热材料进行了500次加热/冷却循环试验,结果表明,复合相变储热材料的层间距及相变温度没有明显变化,相变潜热减少约3%,具有良好的结构与性能稳定性。

十八烷/膨润土复合相变储热材料的制备及性能研究

以十八烷为相变材料,膨润土为支撑结构,采用"微波法"与"熔融插层法"相结合制备了十八烷/膨润土复合相变储热材料。采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)及偏光显微镜(POM)对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征。结果表明,十八烷进入膨润土纳米层间导致层间距扩大;复合相变储热材料的相变温度为27.03℃,与十八烷一致;相变潜热为67.22J/g,与质量分数为33.33%的十八烷的相变潜热相当;在发生固-液相变时没有液态十八烷析出。500次加热/冷却循环后,复合相变储热材料的层间距及相变温度没有明显变化,相变潜热减少约3%,证明复合相变储热材料具有良好的结构与性能稳定性。

熔融盐/金属复合相变储热材料的研究进展

储热技术可以提高能源利用效率、解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,储热材料是其实际应用的关键。熔融盐具有传热、储热能力,是一种理想的相变储热材料,已广泛应用于储热技术中。熔融盐的导热系数一般为0.5~1.0 W/(m·K),作为相变储热材料,存在导热系数低的问题。而通过将其与金属材料复合可以大幅提高其导热系数,增强其储热性能,熔融盐/金属复合相变储热材料已成为熔融盐应用的重点研究方向之一。总结了镍、铝、铜、镁等金属元素以颗粒、泡沫、翅片等结构形式与熔融盐复合的复合相变储热材料的研究进展,还介绍了熔融盐/金属复合相变储热材料的制备方法及其在工业余热回收、太阳能热发电方面的应用,同时概述了高温熔融盐对金属的腐蚀行为。

Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能

为循环利用工业固体废弃物,降低储热系统成本,以工业固废电石渣替代传统骨架材料,采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料,利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明,电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料;电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳,储热密度在100~900℃内达到993 J/g,抗压强度达到22.02 MPa,最高导热系数为0.62 W/(m·K);样品NC5中不同组分均匀分布,组分间具有良好的兼容性;样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能,可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。

以Cu颗粒强化导热的木质基复合相变储热材料性能研究

【目的】高导热的填料虽然能够提升木质基复合相变储热材料的储放热速率,但存在的易团聚现象无法使其均匀分散于材料内部。本研究旨在利用溶液还原法,由内而外地在轻木基体内原位生成单分散的金属铜颗粒,为提高木质基复合相变储热材料的储放热性能探索绿色、经济的道路。【方法】首先利用酸性亚氯酸钠溶液对轻木进行脱木素处理以提高其对相变材料的封装效率。然后利用CuSO_(4)溶液与抗坏血酸溶液在脱木素轻木内利用溶液还原法多次循环制备单分散金属Cu颗粒,并将反应完全后的轻木利用真空浸渍法与石蜡(PW)制备具有Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料。采用场发射电子显微镜(SEM)、红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、差式扫描量热仪(DSC)、导热系数测试仪和温度巡检仪对材料的微观、结晶、化学结构及储放热性能进行评价。【结果】轻木经脱木素处理后其对石蜡的封装效率从64.9%提升至了82.6%。经过抗坏血酸对Cu^(2+)的还原作用,在轻木基体内原位制造出了Cu。然而循环次数过少,Cu不能均匀地分布在木材基体内,而过多的循环次数则会过量地影响轻木对相变材料的封装效果;其中3次的循环次数最为合适,以此所制备的复合相变储热材料导热系数提升了1.76倍,熔融与凝固潜热分别高达143.7、142.9 J/g,同时储热与放热时间分别缩短了23.7%与32.6%,展现出了更好的温度调节潜力。【结论】利用溶液还原法能够有效地在轻木基体内均匀制备金属Cu颗粒,并且以3次循环制备的Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料储放热性能较好。

脱木素对木基复合相变储热材料封装效率及热性能的影响

为探讨脱木素对木粉孔结构及对相变材料封装效率的影响及作用关系,以轻木木粉为封装基体,将木粉脱木质素处理后,通过真空浸渍法将聚乙二醇(PEG)封装于木粉中制备了一种复合相变储热材料,通过场发射扫描显微镜(SEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)、傅里叶红外光谱测试(FTIR)、差示扫描量热测试(DSC)分析了脱除木质素对其孔径结构及封装效率的影响。结果表明,脱木素后木粉介孔增多,孔结构得到改善,相变材料的封装效率提升至75.1%。熔融温度和潜热分别为53.3℃和137.8 J/g,且在热循环实验后表现出良好的热可靠性。

基于高密度复合相变储热材料电热锅炉的分时配比供热系统

本工作研究了基于高密度复合相变储热材料电热锅炉的分时配比供热系统,对高密度复合相变储热材料及其电热锅炉进行了描述。结合冬季供热的负荷系数随室外环境温度的变化规律,对分时配比供热系统蓄热设备进行了优化设计,提出了分时配比供热系统的优化原则。结合城市供热的示范工程,分时配比供热系统与全蓄热式供热系统比较,不仅能够节省锅炉房空间31%,节约初投资33%,与传统直热式电锅炉比较节省运行费用46%,同时减少了锅炉房的用电负荷,降低了电力增容压力。通过供热负荷分析说明了分时配比供热系统具备极寒天气的供热调峰能力和设备备用功能。

木质素改性膨胀蛭石复合相变储热材料的热性能研究

本研究利用木质素作为改性剂,在膨胀蛭石(EV)表面掺杂交联碳层,旨在提高膨胀蛭石的吸附能力和导热性能。利用真空浸渍法制备了癸酸(CA)-棕榈酸(PA)-硬脂酸(SA)共熔物/改性膨胀蛭石复合相变储热材料,并对改性前后膨胀蛭石以及复合相变储热材料进行表征和测试。结果表明:CA、PA和SA的低共熔配比为80.5:13.5:6.0,其相变温度为25.3℃;改性膨胀蛭石封装三元脂肪酸质量分数最大可达71.3%,其融化潜热为104.3k J/kg^(-1),凝固潜热为100.8k J/kg^(-1);该材料具有良好的热循环稳定性,碳层的掺杂提高了材料的导热性能,使其具有较高的热相应速率。

水合无机盐复合相变储热材料成研发热点

热能储存是提高能源利用效率的关键技术之一。储热方式有三种：显热储热、潜热储热、化学反应储热。显热储热的缺点是：储热密度小、储热装置体积大，应用受限。化学反应储热的缺点是：涉及复杂的化学反应过程、对反应设备安全性要求高、一次性投资大、整体效率低，目前仅处于小规模试验阶段。潜热储热的优点是：储热密度大、相变温度稳定等，在太阳能利用、废热余热回收、热管理系统、建筑节能和电力“移峰填谷”等很多领域的应用前景广阔。

纳米复合相变储热材料为化工行业带来技术革新

江苏启能新能源材料公司独创的、国内唯一的、高密度高稳定性纳米复合相变储能材料实现产业化应用。该材料能够很好地储存谷电、热泵、太阳能、工业余热等多种热源，使得世界储热技术实现了突破性进展，

复合相变储能材料的传热性能研究进展

总结近年来国内外相变储能材料的研究状况,包括相变储能材料的制备、传热性能、相变过程数值模拟和应用等,并对复合相变储能材料的传热性能研究方法的前景作了展望。

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠(SAT)为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素(CMC)和十二水磷酸氢二钠(DHPD)作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明:添加0.5%CMC和2%DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 k J?kg^(-1),相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 k W,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。

相变储热材料的研究进展

随着材料科学技术的发展,相变储热材料应用愈来愈广泛,文章基于相变储热材料研究方面的调研,对其进行分类与介绍,并概述了该材料潜在的应用,同时为相变储热材料的研究指出了发展方向。

选择性激光烧结成型多孔石墨预制体

三维互穿网络结构复合材料因具有组成相的优异性能而备受关注,而多孔预制体是获得高性能互穿网络结构复合材料的关键.本文尝试利用选择性激光烧结技术快速制备多孔石墨预制体,重点研究了热固性酚醛树脂加入量、碳化升温速率等对石墨预制体的抗弯强度、导热性能以及孔洞连通性的影响,通过自浸渗工艺实现石蜡与多孔石墨预制体复合,为新型石蜡/石墨复合相变储热材料制备提供了新工艺.研究结果表明:通过增加热固性酚醛树脂加入量有助于提高石墨预制体的导热性能和抗弯强度,但对孔洞的连通性会产生不利影响;较高的碳化升温速率有利于保证多孔石墨预制体的孔洞连通性,但降低了导热性能和抗弯强度.新型石蜡/石墨复合相变储热材料的抗弯强度、导热系数分别达到4.25 MPa、1.34 W/(m·K),石蜡质量占比达到37%.