相变介质粒径对粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

以Al-Si共晶合金粉为相变介质、粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法制备高温定形复合相变材料,通过密度和增重率的测定及DSC,SEM和XRD分析,探讨烧结过程中导致合金粉性质发生变化的原因,研究合金粉粒径对材料蓄热性能的影响规律。结果表明:烧结过程中,合金粉中Al被氧化并与基体中SiO_2发生反应,破坏了部分合金粉的原有性能,导致相变潜热降低。合金粉粒径越小,自身氧化及与基体间的反应程度越高,材料更为致密但相变潜热偏低。合金粉粒径越大,材料的相变潜热越高但密度偏低。通过调整合金粉中大粒径(40≤d≤74μm)颗粒的含量,可实现相变潜热与密度之间的适度平衡。当合金粉中40≤d≤74μm颗粒质量分数调整为44%时,材料的相变潜热为94.9J/g,密度为1.37g/cm^3,与用原始合金粉所制备的材料相比,相变潜热增加了114%而密度仅降低了3.5%,复合材料的综合性能得以改善,尤其是蓄热性能大幅度提升。

球形高温定形复合相变材料填充床蓄热器蓄热性能的实验分析

文章以球形硅铝合金/粉煤灰基高温定形复合相变材料为蓄热单元,设计制作了填充床式高温(600~800℃)蓄热器,并通过高温空气流动实验台对该蓄热器的蓄热性能进行实验分析。实验结果表明:受蓄热器热损失的影响,在蓄热过程中,空气和蓄热球始终存在温差;蓄热器空气进口处温度从610℃提高至650℃时,其蓄热速率提高了335.1%,蓄热效率增加了21.3%;空气的质量流量从140 kg/h增加至260 kg/h时,蓄热器的蓄热速率增加了84.5%,蓄热效率降低了4.9%,因此,研究该类蓄热器时,空气质量流量的选择应综合考虑蓄热器的蓄热速率和蓄热效率;蓄热器空气进口处温度是影响其蓄热性能的主要因素,提高蓄热器空气进口处温度可同时提升蓄热器的蓄热速率和蓄热效率。根据本实验结果可为更好优化填充床式高温蓄热器提供参考。

氧化钙对金属/粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

以Al-Si合金粉为相变介质,高钙及低钙粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料,探讨两种粉煤灰及CaO含量对材料蓄热性能的影响。结果表明,由于高钙粉煤灰中具有助熔作用的CaO含量较高,降低了烧结过程中的熔融温度,使基体中出现大量封闭孔,故高钙粉煤灰复合相变材料具有增重率小、相变潜热高、存在单质Al等特性。低钙粉煤灰中外加CaO后,其增重率降低而相变潜热明显增加。当粉煤灰中CaO总含量控制在10%~15%时,复合相变材料的蓄热性能突出。

棕榈酸定形复合相变材料研究进展

棕榈酸因存在热导率低和物态相变时易泄漏的缺点,限制了其在诸多领域的发展和应用。棕榈酸定形复合相变材料以支撑材料为基体,将棕榈酸分散在基体材料中,不仅有效解决棕榈酸的泄漏问题,而且基体材料的加入还能提高复合相变材料的热导率。综述了基于不同基体材料的棕榈酸定形复合相变材料的研究进展,指出了棕榈酸定形复合相变材料的不足之处,并展望了其未来研究方向。

球形粉煤灰基高温定形复合相变蓄热材料的制备与性能

研究了干压成型法制备球形高温定形复合相变蓄热材料的工艺.采用粉煤灰为陶瓷基体材料、金属铝为相变介质,以PVA作黏合剂,通过球形模具干压成型后,在室温至1 000℃程序控温及无保护气的条件下进行无压烧结,得到直径D为7.5mm的近球形高温定形相变材料,有望在高温球形堆积床蓄热器中加以应用.研究表明:相变介质含量、坯料量和素坯成型压力对材料的球形度及烧结稳定性有明显影响,烧结后相变介质由最初的单质铝转变为Al-Si共晶合金.当坯料量为0.35g、成型压力为0.6 MPa时,制备的D7.5mm球形材料铝含量可达57%(质量分数),球形度为0.92,密度为1.60g/cm^3,经20次热震后相变潜热为62.49J/g,相变温度峰值为577.33℃.

从热力学计算到定形体系的实验表征设计全金属复合相变材料

用于热能管理的复合相变材料(C-PCMs)利用其一个或多个低熔点活性相的可逆相变(如熔化—凝固)存储和释放热能作为潜热。同时,高熔点的惰性相可以提供额外的性能,如定形性和改善的导热性。从难混溶合金中可获得具有这些特征的全金属复合材料体系。本文将热力学计算和实验测试相结合,探讨二元(Al-In,Al-Sn,Al-Bi和Cu-Bi)和三元(Al-In-Sn和Al-Bi-Sn)难混溶合金在100~300℃的温度范围内用作C-PCMs的潜力。结果表明,将这两种方法相结合对于全面理解复合体系和找到满足设计需求的最佳解决方案十分必要,它克服了“试错”法浪费时间的弊端,并为模拟提供了高质量的数据。

陶瓷基高温复合相变蓄热材料的制备与性能研究

以铝粉为相变材料,白泥和高铝矾土为基体材料,制备出一种新型高温复合相变蓄热材料,并对成型试样进行金相、SEM、EDS、XRD以及DSC-TG分析。通过实验确定了材料的配比、成型压力、保压时间和烧结温度等工艺参数,分析了实验机理,获得了材料的最佳配比和制备工艺。结果表明,该高温复合相变蓄热材料具备良好的蓄热性和热稳定性,可被广泛应用。

高温复合相变材料储热电暖器的储热性能

本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温度高,整体性能要优于镁砖显热电暖器。相同体积下两种电暖器储热量相当,但相变储热电暖器的重量可减轻1.6倍;在相同储热时间和储热温度下,同等重量的相变储热电暖器较镁砖电暖器可多储热68%。结果也展示了这类储热电暖器温度控制测点选择的重要性,当选取距离加热单元10 mm处的测点作为温度调控点时,电暖器内的平均温度和储热砖体的最高温度均能满足安全要求,而且加热单元电源在谷电8 h储热过程中只需启停两次。

高温余热回收用熔融盐/多孔镍基复合相变蓄热材料(英文)

提出了一种由多孔镍基熔浸熔融盐制备而成的新型复合相变蓄热材料，重点研究了该材料的制备。并采用X-射线衍射分析、扫描电镜和差热差重分析，研究了复合蓄热材料的性能和结构。结果表明：最佳的复合时间2～3h；最佳的复合温度为高于熔点50～100℃。

沥青路面用复合定形相变材料的路用性能研究

为研究复合定形相变材料对沥青混合料路用性能的影响,制备沥青路面用复合定形相变材料,测定相变材料的相变温度、相变焓等热物性参数,借助马歇尔稳定度试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验与车辙试验等方法研究掺加复合定形相变材料沥青混合料的路用性能。试验结果表明,对于最佳沥青用量,掺与未掺复合定形相变材料的沥青混合料差别很小;复合定形相变材料可显著改善沥青混合料的低温抗裂性能;复合定形相变材料有利于提高沥青混合料的水稳定性;对于动稳定度,基质沥青混合料的明显大于掺加复合定形相变材料的沥青混合料,且沥青混合料的高温稳定性随着复合定形相变材料掺量的增大而降低。综合考虑掺加复合定形相变材料沥青混合料的路用性能,推荐本研究制备的复合定形相变材料在实际应用中采取0.3%的掺量。

高性能定形复合相变储能材料的制备及热性能

对现有定形复合相变材料的制备方法进行改进,采用'熔融吸附-模压成型'的方法,以硬脂酸(stearic acid,SA)为相变材料,膨胀石墨(expanded graphite,EG)为多孔基体,制备了16种不同参数的样品,并对其进行了微观形貌表征、热物性测试、热稳定性研究及热性能分析。相关研究表明:SEM微观形貌显示样品内部出现致密的石墨片层结构,SA均匀分布在石墨片层中,且压块密度越大,片层结构形态越规则;DSC测试结果显示样品几乎没有过冷度,EG的加入与压块处理对SA本身的相变潜热和相变温度几乎没有影响;Hot Disk测试结果显示EG的加入显著提高了样品的轴向和径向热导率,随着EG含量的增加,径向热导率高达23.77 W·m-1·K-1,发现两个方向上热导率的差异随压块密度的增加而增大,最大相差5.4倍;储/放热循环实验发现压块密度越大、EG含量越低的样品,SA越容易发生泄漏;通过成型密度及质量配比的优化可实现对复合材料的热稳定性调控,发现EG质量分数为25%、密度为950 kg·m-3的样品具有较好的综合性能。与传统定形复合相变材料的成型方法相比,该方法可进一步提高复合相变材料的综合热性能,与纯相变材料相比其热导率可提高130倍以上,且具有简单易操作的特点。

有机/无机复合定形相变材料的制备及应用研究进展

有机/无机复合定形相变材料能够有效的储存、释放热能,克服相变材料易泄漏、热导低等缺陷。讲述了有机/无机复合定形相变材料的制备方法,包括浸渍法、吸附法、溶胶-凝胶法、插层复合法。同时展望了相变材料存在的问题和未来应用前景。

Al@AlN-Al2O3高温复合相变蓄热材料的制备与性能研究

以Al作为相变材料,采用直接氮化法制备出一种核壳结构Al@Al N-Al_2O_3新型高温复合相变蓄热材料。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、拉曼光谱仪和差示扫描量热分析仪对材料进行表征。进一步研究锂盐助剂种类及反应时间对材料合成的影响,同时对材料的热循环性能进行测定。结果表明:在750℃条件下制备的复合材料达到预期的核壳结构,其相变材料含量64.6%,相变温度为662.3℃,蓄热密度高达326.3 kJ/kg。同时发现Li_2CO_3助剂的加入、反应时间的延长均可促进AlN的合成,从而使核壳结构更加稳定。经过20次热循环后,该材料仍表现出稳定的蓄热性能。

硅藻土基定形相变复合材料的制备与热性能研究

以硅藻土为基材,在高温条件下物理吸附相变材料A,再经冷却、粉碎及真空干燥后制得硅藻土基定形相变复合材料,并对制得的硅藻土基定形相变复合材料的结构形貌、化学组成、热性能、粒径变化进行了测试。研究结果表明,相变材料A被成功吸附至硅藻土孔隙中,且没有发生其他化学变化,硅藻土基定形相变复合材料的熔融温度为143.53℃,熔融焓55.26kJ/kg,储热效率为55.08%,硅藻土对相变材料A的实际吸附率为91.67%;原硅藻土的平均粒径为1316nm,硅藻土基定形相变复合材料的平均粒径为971nm,具有良好的定形效果,在加热至相变材料熔融温度以上仍未发生渗漏。

粉煤灰基复合相变材料研究进展

粉煤灰高值化利用和相变储能材料防泄漏封装的双重需要,使得粉煤灰基复合相变材料成为新能源材料研究的热点之一。综述了近5年粉煤灰基复合相变材料在材料组成、制备方法、封装效果、储热性能等方面的研究进展,总结了提高粉煤灰基复合相变材料导热率的方法及该材料在建筑领域的应用情况,对其未来的研究方向进行了展望。

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。

LMPA/EG定形复合相变材料的制备及性能研究

以低熔点合金(LMPA)为相变材料、膨胀石墨(EG)作为多孔吸附基质和支撑材料,经熔融混合和加压压制制备出EG/LMPA定形复合相变材料(LMPA质量分数为90%),并对材料的微观结构和化学成分进行测试。结果表明,EG/LMPA中EG的多孔结构可有效地吸附LMPA,经多次加热-冷却循环的热循环稳定性较好;表观密度为3397 kg/m^(3)时导热系数为46.15 W/(m·K),与纯合金相比提高了209.1%,储能容量可达1.0×10^(5)kJ/m^(3)。

PEGCF复合相变材料的制备、表征及热性能

以泡沫碳(CF)为基底,不同分子量的聚乙二醇(PEG)为相变材料,采用物理共混法制备出一系列聚乙二醇/泡沫碳(PEG/CF)复合相变材料,利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、N2吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)对制备的复合相变材料进行了表征分析和热性能研究.结果表明,PEG/CF复合相变材料的定形能力为90%,PEG与CF之间只存在简单的物理吸附作用,并没有发生化学变化生成新物质;PEG4000定形复合相变材料的相变焓最大(168.5J·g^(-1));所有制备的复合相变材料在220℃以下均具有良好的热稳定性.

肉豆蔻酸-十四醇/二氧化硅复合相变材料的制备及性能研究

利用肉豆蔻酸(MA)和十四醇(TD)复合制备出二元共熔混合物作为储能基元,以二氧化硅作为载体材料,采用溶胶-凝胶法制得MA-TD/SiO_2定形复合相变材料。在70℃温度条件下,采用扩散-渗透圈法确定MATD相变材料和正硅酸乙酯(TEOS)的最佳质量配比为1∶2。扫描电镜(SEM)观测发现复合相变材料外观近球形,储能基元被固定到SiO_2多孔网络中;DSC检测结果表明复合相变材料的相变起始温度为23.46℃,相变潜热为83.07kJ/kg;红外光谱(FT-IR)测试结果显示相变材料和SiO_2之间为物理复合,未出现新物质;300次0～60℃冷热循环后MA-TD/SiO_2复合相变材料的失重率仅为0.67%,具有良好的热稳定性。

低温SiO_(2)气凝胶基复合相变材料的制备与性能分析

以SiO_(2)气凝胶为支撑材料,通过物理吸附法制备定形SiO_(2)气凝胶基复合相变材料(PCCs),再利用密封盒进行二次封装。探究SiO_(2)气凝胶与相变材料的最佳配比,并对复合相变材料的微观结构、化学成分、孔结构、相变特性、热可靠性、定形能力和隔热性能进行表征。结果表明:含有质量分数为80%相变材料的SiO_(2)气凝胶复合相变材料(LS-80)具有最佳吸附比,并且在相变过程中显示了良好的定形能力,其熔点和熔融潜热分别为-15.6℃和170.2 J/g;同时SiO_(2)气凝胶的成功吸附使得LS-80的比表面积、孔径和孔容大小下降至59 m^(2)/g,13 nm和0.2 cm^(3)/g;20次冷热循环后,封装后相变材料的相变潜热减少了13.4%,而SL-80只减少了2.8%,表现出良好的热可靠性能;SiO_(2)气凝胶的添加使得复合相变材料导热系数降低,隔热能力增强。该结果为SiO_(2)气凝胶复合相变材料在冷链物流领域的应用提供了实验依据。