石蜡/碱改性硅藻土/膨胀石墨复合相变储热材料的制备及性能

通过碱处理,优化了硅藻土(DIA)的孔隙结构,提高了孔隙率,增加了石蜡(paraffin)负载量。通过直接浸渍法制备了新型性状稳定的石蜡/碱改性DIA/膨胀石墨(EG-alDIAP)复合材料,并研究了其结构与性能的关系。结果表明,复合相变材料的石蜡负载量从47.4%提高到了61.1%,进而提高了复合材料的储热性能;向改性DIA中添加膨胀石墨(EG)提高了复合材料的传热能力,添加质量分数10%EG时导热系数提高了113%(从0.276 W·m^(-1)·K^(-1)提高到了0.589 W·m^(-1)·K^(-1))。随着EG含量的升高,复合相变材料的相变潜热有所增加,但化学相容性、稳定性等无明显变化。含10%EG的石蜡/碱改性DIA复合材料具有可靠的储能性能、良好的温度调节性能和蓄放热能力。

石蜡/膨胀石墨复合定形相变材料的制备及季节适应性研究

以石蜡与白油混合制成的复合相变石蜡作为相变主体材料,以不同质量分数的膨胀石墨作载体材料,应用熔融共混方法,制备出5种不同比例的复合定形相变材料,对其进行吸附性能、热物性能测试,确定了复合定形相变材料的最优配比,并采用数值模拟方法研究该复合定形相变材料在冬、夏两季的适应性。结果表明:复合定形相变材料的最优配比为:膨胀石墨的质量分数为7%,复合相变石蜡的质量分数为93%,复合相变石蜡中52#切片石蜡与3#白油质量比为55∶45;该配比复合定形相变材料的相变温度为27.5℃,相变潜热为83.56 J/g,质量损失率为2.12%,导热系数为0.5316 W·m^(-1)·K^(-1);作为建筑外墙材料时,该复合定形相变材料能够平缓峰谷热流、减小温度波动,且在夏季的适应性强于冬季。研制的石蜡/膨胀石墨复合定形相变材料有望作为建筑调温相变材料在夏热冬冷地区应用。

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究

以膨胀石墨作为主导热材料,石蜡作为相变储热材料,通过真空浸渍法制备了膨胀石墨-石蜡复合相变储能材料,研究了石蜡质量分数对复合相变储能材料微观形貌、物相结构及热性能的影响。结果表明,膨胀石墨和石蜡反应后生成的复合相变储能材料主要依靠物理吸附结合,石蜡均匀覆盖在膨胀石墨的表面以及孔隙中,当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密封性和结构致密性最佳,几乎不发生泄露。随着石蜡质量分数的增加,复合相变储能材料的熔点逐渐增大,热分解温度逐渐提高,石蜡质量分数91%的复合相变储能材料相比石蜡质量分数85%的相变材料热分解温度提高了约15℃。随着石蜡质量分数的增大,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数持续降低,密度先降低后增加,比热持续增大。当石蜡质量分数为94%时,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数均为最低值,分别为2.492 W/(m·K)和0.605 mm^(2)/s;当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密度为最小值0.794 g/cm^(3),对应比热为5.462 J/(g·K)。分析可得,石蜡质量分数为91%的复合相变储能材料的综合性能最佳。

添加膨胀石墨的二十二烷-十二醇复合定形相变材料的性能研究

针对于太阳能PV/T系统相变材料热导率低、易泄漏的问题,本工作制备了二十二烷-十二醇/膨胀石墨复合定形相变材料并对其性能进行实验研究。本工作首先按照6∶4的比例制备了二十二烷-十二醇相变材料,然后采用熔融共混法制备了一系列膨胀石墨含量不同的复合定形相变材料。实验借助场发射扫描电子显微镜观察其微观结构,利用热流型差示扫描量热仪、热导率测量仪等仪器测量其潜热、热导率等参数,研究了材料的物理相容性、吸附性、循环稳定性,探究了膨胀石墨和二十二烷-十二醇的最佳配比及其各项性能。结果表明,当膨胀石墨质量分数为15%时,复合定形相变材料性能最佳,此时膨胀石墨足以将相变材料吸附,渗漏率仅为3.85%且无明显渗出,其熔化和凝固相变潜热分别为203.8 kJ/kg和-196.6 kJ/kg;在经过50次冷热循环后,其相变温度及潜热变化较小,热导率基本保持稳定,波动幅度仅为5.9%,质量损失较少,仅为0.0495 g,表现出良好的循环稳定性。研究为后续定形相变材料在太阳能PV/T系统中的应用提供理论数据支撑。

由石蜡基相变材料和煤渣改良的粉砂土的冻融性能

【目的】针对季节冻土区渠道的衬砌结构因冻融作用而受损的现状,同时为了解决石蜡基相变材料(phase change materials, PCM)的泄露,并满足煤渣的再利用需求,研究石蜡基PCM和煤渣对土体冻融性能的影响。【方法】以粉砂土为研究对象,选取石蜡基PCM和煤渣作为改良剂,制备石蜡基PCM改良土和石蜡基PCM-煤渣改良土;通过冻融循环作用下的体积变化率试验、无侧限抗压强度试验,微观结构及潜热研究土体的体积和无侧限抗压强度的变化。【结果】石蜡基PCM能抑制粉砂土的冻融变形,质量分数为8%时2种改良土的体积变化率最小;随着冻融循环次数的增加,土体的无侧限抗压强度均降低,降低速率先大后小;循环次数相同时,加入煤渣的改良土的无侧限抗压强度均大于未加入煤渣的;冻融循环9次后,石蜡基PCM质量分数为10%的石蜡基PCM改良土的无侧限抗压强度最低;2种改良土的结构比粉砂土更密实、稳定;潜热的吸收或释放延缓了土体冻融过程。【结论】将石蜡基PCM和煤渣共同掺入粉砂土,能控制土体的冻融变形且效果稳定,改善土体的冻融性能,减轻季节冻土区输水渠道衬砌结构的冻害,提高煤渣的利用率。

离子交联型石蜡基导热增强定型相变材料的制备及其性能

对石蜡(PA)进行接枝改性、自乳化得到PA乳液。在乳液颗粒形态下将接枝产物分散在乳化层,常温条件下通过乳液颗粒间的空间分布及离子交联,对导热材料形成内锁、铆结,并加Cu粉增强导热制备了PA基导热增强定型相变材料(记作PA@Cu),与定量PA于80℃浸渍吸附20 min,得到吸附PA的PA@Cu(记作PA@Cu-PA),并研究了其元素结构、表观形貌、相变焓、导热性能、热稳定性。结果表明:当Cu粉用量为16 g时,PA@Cu-PA导热系数0.468 W/(m·K),结晶焓-133.27 J/g,在85℃时无明显泄漏,热分解温度384.5℃,储能性能与热稳定性能良好。

基于棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨定形复合相变储能材料的制备与表征

以棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)共晶混合物为相变材料(PCM)、膨胀石墨(EG)为支撑材料,采用熔融共混法制备了新型定形PCM,并研究了其微观结构和热性能。复合PCM中PA-SA二元共晶混合物与EG的最佳吸附质量比为8∶1,PA-SA均匀分布在EG孔隙中,PCM在熔融状态下不发生泄漏。实验表明,复合PCM的最佳堆积密度为800 kg/m^(3),且热导率与堆积密度成正比。DSC结果表明,复合PCM具有适宜的相变温度(T m:54.34℃,T f:54.02℃)和较高的潜热(ΔH m:163.19 J/g,ΔH f:161.65 J/g)。蓄放热循环与TGA结果表明,复合PCM在1000次热循环后仍保持优异的热循环稳定性,在低温储能领域有着广阔的应用前景。

十八烷/膨胀石墨定形相变材料的制备与性能

针对建筑节能储能材料的应用,采用真空吸附法制备了一系列十八烷含量不同的十八烷/膨胀石墨定形相变材料,通过微观形貌观察、渗漏性能测试、差式扫描量热分析和冷热循环稳定性分析探究膨胀石墨吸附十八烷的最佳含量以及其各项性能。通过分析得出,当十八烷的吸附量为90%(质量分数)时,该吸附含量下的十八烷/膨胀石墨定形相变材料综合性能最佳,其熔融焓和凝固焓值分别为188、186.9 J/g,与国内外不同复合相变材料相比,具有较高的焓值。通过50℃烘箱加热2 h后,也没有明显的十八烷渗出的现象,质量损失率均小于1%,说明其具备了较好的防渗漏性能和结构稳定性。

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6kJ·kg-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。

石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料的研制

利用膨胀石墨孔隙结构的吸附性能,制备了石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料,用差示扫描热量法研究了其的热性能。结果表明:石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料的相变温度不随石蜡含量的改变而变化,但其相变潜热随着石蜡含量的增加而增加、导热性能却随着石蜡含量的增加而小。膨胀石墨的多孔结构对石蜡有很好的吸附性能,石蜡在固-液相变时,未见有液态石蜡的渗出。

石蜡/膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能

以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构,利用膨胀石墨的多孔吸附特性,制备出了石蜡含量分别为50%(质量分数,下同),60%,70%和80%的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料.采用扫描电镜(SEM)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构和热性能进行了表征.结果表明:膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被膨胀石墨微孔所吸附;复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似,其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当.储(放)热性能测试结果表明,含80%石蜡的复合相变储热材料其储热时间比石蜡减少69.7%,放热时间减少80.2%.

高导热定形聚乙烯/石蜡/膨胀石墨相变复合材料的研究

以高密度聚乙烯(HDPE)作为包覆材料,石蜡作为相变材料,膨胀石墨或鳞片石墨作为导热增强剂,通过熔融共混和热压制备了不同石蜡用量的定形相变储能材料。通过实验分析了所制定形复合储能材料的相变温度、相变潜热、热导率等性能。石蜡经过高密度聚乙烯包覆之后,相变焓值下降30%左右(石蜡含量65%(质量分数))。膨胀石墨和鳞片石墨的加入均能提高复合材料的热导率。膨胀石墨含量为10%(质量分数)时,样品的热导率与无导热增强剂样品相比较提高率为594%,而相同质量分数的鳞片石墨热导率提高率仅为83%。由此可见膨胀石墨对复合材料热导率的贡献远远大于同等质量分数下鳞片石墨的贡献。

石蜡／膨胀石墨复合相变储热材料的研究

以膨胀石墨为基体,石蜡为相变储热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性能,制备出了石蜡／膨胀 石墨复合相变储热材料。由于毛细作用力和表面张力的作用,石蜡在固-液相变时,很难从膨胀石墨的微孔中渗 透出来。实验结果表明,石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料没有改变膨胀石墨的结构和石蜡的固-液相变温度, 且其结合了石墨高的导热系数和石蜡大的相变潜热,因而储热密度较高,导热性能好。其相变潜热与对应质量 分率下的石蜡相当,储/放热时间比石蜡明显减少。

膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料的制备与性能研究

以膨胀石墨为载体,石蜡为相变储能材料,制备了复合相变材料。由于膨胀石墨良好的吸附性能和毛细作用力,石蜡能稳定存在于膨胀石墨中。采用SEM、DSC和TG对复合相变材料进行表征,结果表明:膨胀石墨吸附石蜡后仍能保持原来疏松多孔的蠕虫状,稳定吸附倍率为17倍;复合相变材料的相变温度与石蜡相似,并具有较高的相变潜热。其储热时间较纯石蜡减少了66.7%～76.7%,放热时间减少82.2%。

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料的性能研究

以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构,利用膨胀石墨的多孔吸附特性,制备出了石蜡含量90%(质量分数)的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料。采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构和性能进行了表征。结果表明,膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被膨胀石墨微孔所吸附,在石蜡质量含量为90%时仍保持定型特性;复合相变储热材料没有形成新物质,其相变温度与石蜡相似,相变焓与基于复合材料中石蜡含量的相变焓计算值相当。

碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及强化传热研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为载体,碳纤维为强化传热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性及碳纤维高的导热性,制备了碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、温度巡检仪对制备的碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料热性能进行了测试和表征。实验结果表明,添加了碳纤维的石蜡/膨胀石墨复合相变材料的相变潜热随石蜡含量的降低而减小,随碳纤维含量的增加复合相变材料的相变温度略有降低,相变提前发生,随碳纤维含量的增加复合相变材料的导热性能大幅度提高。

膨胀石墨/石蜡复合相变材料相变过程的热分析

利用膨胀石墨的层状结构及其高热导率制备了膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料。采用层状复合材料的热传导模型,通过ANSYS软件对膨胀石墨/石蜡复合相变材料的相变过程进行数值模拟。结果表明,与纯石蜡相变材料相比,膨胀石墨/石蜡复合相变材料中加入膨胀石墨的强化传热性能效果很显著。

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能及定形性研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为基体材料,采用熔融混合法制备不同配比的膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料并压制成形。对制备的复合相变材料进行物相分析及结构和热性能表征,并考察了定形复合相变材料的热稳定性。测试结果表明,采用该方法制备的复合相变材料没有新物质生成,性质稳定。当未定形的相变材料中膨胀石墨的含量达到10%时,石蜡吸附完全,相变潜热最大。通过对定形复合相变材料进行热循环实验,发现当膨胀石墨含量为30%时,石蜡不易渗出,循环热稳定性好,具有应用价值。

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27J/g变到144.39J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141W/(m·K)提升至4.106W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。

石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

以攀枝花天然鳞片石墨为原料,KMnO_4和H_2O_2为氧化剂,HNO_3、H_2SO_4和HClO_4作为插层剂,制备出7种膨胀石墨。用熔融共混法制备膨胀石墨与石蜡复合相变材料,石蜡与膨胀石墨的配比为93∶7,采用X射线衍射、扫描电镜和差示量热仪对复合相变材料的性能进行分析。结果显示石蜡能够很好的吸附于膨胀石墨的层隙之间,导热性能得到很大的提升,经过20次蓄-放热循环后依然很稳定。