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石墨/石蜡复合相变储热材料的热性能研究

材料研究学报 2010年第3期24卷 332-336页

作者：张秀荣朱冬生高进伟吴淑英华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室广州510640

膨胀石墨(EG)在超声作用下解离成微米级石墨片层(MSGF),并加入到石蜡基体中制备得到石墨/石蜡复合相变储热材料,并对复合相变材料的结构和热性能进行表征。实验结果表明,该石墨/石蜡复合相变储热材料储热速率加快,化学性质稳定。随MSGF... 详细信息

膨胀石墨(EG)在超声作用下解离成微米级石墨片层(MSGF),并加入到石蜡基体中制备得到石墨/石蜡复合相变储热材料,并对复合相变材料的结构和热性能进行表征。实验结果表明,该石墨/石蜡复合相变储热材料储热速率加快,化学性质稳定。随MSGF质量分数的增加,固态及液态复合材料的导热系数均呈非线性显著增长,相变温度及相变潜热略有降低。

关键词：复合材料微米级石墨片层石蜡热性能相变储热材料

石蜡/膨胀石墨/石墨烯复合相变储热材料的制备及性能

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高等学校化学学报 2022年第6期43卷 314-320页

作者：闫嘉森韩现英党兆涵李建刚何向明北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 清华大学核能与新能源技术研究所北京100084

以石蜡(PA)作为相变储热材料、膨胀石墨(EG)作为主导热材料和支撑材料,石墨烯气凝胶(GA)作为导热增强材料和辅支撑材料制备了PA/EG/GA复合相变材料,研究了GA添加量对复合相变材料相变温度、相变潜热、导热性能以及循环稳定性的影响.结... 详细信息

以石蜡(PA)作为相变储热材料、膨胀石墨(EG)作为主导热材料和支撑材料,石墨烯气凝胶(GA)作为导热增强材料和辅支撑材料制备了PA/EG/GA复合相变材料,研究了GA添加量对复合相变材料相变温度、相变潜热、导热性能以及循环稳定性的影响.结果表明,所制备的80%PA-17%EG-3%GA复合相变材料导热性能良好,循环稳定性出色.与80%PA-20%EG复合材料相比,该材料的相变温度、相变潜热以及循环稳定性无明显变化,但导热系数由4.089 W/(m·K)提升到了5.336 W/(m·K),显示出良好的应用前景.

关键词：相变储热材料石蜡膨胀石墨导热增强石墨烯气凝胶

石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变储热材料的制备和性能

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材料研究学报 2015年第4期29卷 262-268页

作者：田云峰李珍王洋曾萍姜凌艺中国地质大学材料与化学学院武汉430074

用熔融共混法制备石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变储热材料,对样品进行XRD、FT-IR、SEM、DSC和LFA表征分析,研究了不同粒径膨胀石墨的质量比例对复合相变储热材料性能的影响。结果表明:随着小粒径膨胀石墨含量的增加,复合相变储热材料的... 详细信息

用熔融共混法制备石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变储热材料,对样品进行XRD、FT-IR、SEM、DSC和LFA表征分析,研究了不同粒径膨胀石墨的质量比例对复合相变储热材料性能的影响。结果表明:随着小粒径膨胀石墨含量的增加,复合相变储热材料的热扩散系数先增大后减小。在大小粒径膨胀石墨质量比例为9∶1时,石蜡充分利用了大小粒径膨胀石墨的镶嵌式空间结构,复合相变材料的热扩散系数为1.964×10-6m2/s,比纯石蜡提高了22倍,相变潜热为144.2 J/g。

关键词：复合材料大小粒径膨胀石墨石蜡镶嵌结构相变储热材料

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石蜡／膨胀石墨复合相变储热材料的研究

太阳能学报 2005年第5期26卷 698-702页

作者：张正国邵刚方晓明华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室广州510640

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... 详细信息

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。

关键词：石蜡膨胀石墨相变储热材料

相变储热材料的封装优化及在寒区村镇中的应用效果

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相变储热材料的封装优化及在寒区村镇中的应用效果

作者：刘春英哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

火墙火炕是我国北方严寒地区村镇建筑普遍采用的间歇式采暖方式之一,但是由于红砖等建筑材料自身的储热能力差,热量存储效率和能源利用效率低,导致居住环境舒适性不能满足居民要求。而相变材料在相变过程中能够吸收或释放大量潜热,将其... 详细信息

火墙火炕是我国北方严寒地区村镇建筑普遍采用的间歇式采暖方式之一,但是由于红砖等建筑材料自身的储热能力差,热量存储效率和能源利用效率低,导致居住环境舒适性不能满足居民要求。而相变材料在相变过程中能够吸收或释放大量潜热,将其应用于建筑物可提高了房屋整体储热调温能力和能源利用率,使之成为近年来研究较为广泛受到普遍关注的一种新型建筑节能材料。本文基于前期研究提出的储热材料的封装方法进行优化改进,并通过实验室小房屋和实际村镇建筑物对其储热调温效果进行测试与评价,为其进一步推广应用提供理论依据与技术支持。本文主要工作如下:(1)理论分析与计算机模拟。利用ABAQUS软件对火墙传热方式进行有限元数值模拟,设定火墙内高温烟气温度为200℃,持续加热时间为5h,停止加热后时间4h,得出相变材料区域较红砖区域温度在加热阶段上升慢,在散热阶段温度下降慢,体现了相变材料的“削峰填谷”作用。(2)解决相变材料封装体的体积变形问题。主要采取两种方法来缓解相变材料相变过程中产生的体积变化。第一种,在封装外壳处开槽,通过局部连接硅橡胶的方式解决储热材料冷热变化产生的膨胀泄漏问题,采用全自动冷热循环机进行试验,发现装置变形有所缓解,但因不能找到一种实际方法,使软质橡胶与铁制品结合,导致装置泄漏。第二种,加热储热盒体,避免相变材料处于液体时装入盒体过程中发生固化,以保证相变材料液体体积恰好等于盒体内部容积。该储热装置放在冷热循环机当中进行试验,结果装置内部相变材料质量损失为零。(3)通过导热/隔热双面层翅片控制相变材料的吸放热过程与储热效率。针对相变材料宏观封装盒体在火墙中应用所存在的加热阶段吸热速度慢和放热阶段热量从火墙内部散失的问题,提出了采用吸热-隔热双面切换式导热翅片的优化设计方案。将优化设计的相变材料宏观封装盒体安装到实验室小房间内进行模拟火墙采暖实验测试,研究了封装盒体数量、加热时间、隔热层厚度等参数对相变材料调温效果的影响规律。结果表明:相同条件下,随着火墙上安装相变材料盒体量数量增加、加热时间延长,相变材料对房间内温度的调节作用越明显,房间内温度越稳定。采用吸热-隔热双面切换式导热翅片优化后的相变材料盒体可使房间内温度下降减缓,提高了相变材料的储热和调温效率。(4)实际村镇建筑物现场实验研究。确定哈尔滨市附近某村镇建筑物,此建筑物的冬季采暖完全采用的传统的火墙。通过在火墙表面安装相变材料封装体,得出随着相变封装盒体数量增加、盒体中铜网数量增加、加热时间延长,房间内温度都呈现出上升趋势,相变材料在实体建筑中的起到调温效果。

关键词：火墙相变储热材料封装优化数值模拟调温效果

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相变储热材料三水醋酸钠储热性能研究

相变储热材料三水醋酸钠储热性能研究

作者：郭长华兰州理工大学

学位级别：硕士

无机水合盐是中低温相变储热材料中最典型的,具有使用范围广、熔化热较大、储热密度较大、导热性好、来源易、价格便宜、一般呈中性等优点,因而在太阳能中低温热利用、建筑采暖、生活热水、生活日用品等领域越来越受到人们的重视。其中,... 详细信息

无机水合盐是中低温相变储热材料中最典型的,具有使用范围广、熔化热较大、储热密度较大、导热性好、来源易、价格便宜、一般呈中性等优点,因而在太阳能中低温热利用、建筑采暖、生活热水、生活日用品等领域越来越受到人们的重视。其中,CHCOONa·3HO是水合盐相变储热材料中最有发展前景的,因而近年来成为众多研究者研究的对象。但是,相变储热材料CHCOONa·3HO在未改性前,存在严重的过冷和相分层问题,并且热循环稳定性很差,因此在实际中难以得到应用。首先,本文通过加热-冷却实验,对纯CHCOONa·3HO的储热特性进行了研究和探讨。然后,通过大量的成核剂筛选实验,研究了不同成核剂对CHCOONa·3HO过冷度的影响,以及同一成核剂不同用量对CHCOONa·3HO过冷度的影响,并确定了几种有效成核剂及其最佳用量。进而还研究了恒温温度对储热体系过冷度的影响,认为体系的恒温温度为65℃比较合适。通过增稠剂的效果对比实验,筛选了不同储热体系的有效增稠剂。最后,通过加热-冷却热循环实验和DSC测试实验,对几种改性后的CHCOONa·3HO储热体系的热循环稳定性进行了研究,并利用X射线衍射仪测定了热循环后储热体系的结构成分,进而分析储热体系热循环稳定性下降的原因。本文通过研究,得到了过冷度小、相分层不明显且热循环稳定性较好的储热体系,其配方为10gCHCOONa·3HO+0.05g焦磷酸钠+0.3gCMC。

关键词：相变储热材料三水醋酸钠过冷相分层成核剂增稠剂储热性能热循环稳定性

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相变储热材料高温性能稳定性研究

相变储热材料高温性能稳定性研究

作者：郭亚茹华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

无机盐类相变材料在使用过程中容易发生熔盐泄露,不但污染使用环境,也会影响材料的储热性能,缩短其使用寿命。为了克服这一缺点,研究者们将无机盐与氧化镁、二氧化硅、粘土等基质材料复合,制备出了无机盐/陶瓷基相变储热材料。本文采用... 详细信息

无机盐类相变材料在使用过程中容易发生熔盐泄露,不但污染使用环境,也会影响材料的储热性能,缩短其使用寿命。为了克服这一缺点,研究者们将无机盐与氧化镁、二氧化硅、粘土等基质材料复合,制备出了无机盐/陶瓷基相变储热材料。本文采用混合烧结法将共晶Na2C03-K2CO3盐、MgO与纳米Si02、纳米AlN、高岭土、玻璃粉、纳米石墨中的一种或两种进行复合,制备出了新型相变储热材料,并对其高温性能稳定性进行了研究。本文中,纳米SiO2掺杂量小于10%时,相变材料的熔点降低,而且高岭土/玻璃粉掺杂以及纳米SiO2/AlN掺杂都会降低材料的熔点。而且纳米SiO2、高岭土、玻璃粉以及纳米石墨的掺杂都没有影响材料的相变潜热,纳米AlN掺杂量小于5%时,材料的相变潜热也没有明显改变。本文中,为了研究掺杂后相变储热材料的高温性能稳定性,在高温下进行长时间保温实验,并对样品保温过程中的质量变化以及保温后的熔点和相变潜热进行分析,得到如下结论:(1)纳米SiO2、纳米AlN、高岭土、玻璃粉以及纳米石墨掺杂均能够降低材料长时间保温过程中的质量损失,提高材料的高温稳定性。对于纳米SiO2与纳米AlN,纳米粉体的掺杂总量为13%时,高温稳定效果最好。(2)高岭土掺杂能够保证长时间保温过程中相变材料熔点的稳定性。(3)对于纳米SiO2和纳米AlN,其含量分别为10%和3%时,材料相变潜热稳定效果最好,保温168h后相变潜热变化约为21.69J/g。(4)长时间保温过程中,高岭土掺杂能够将材料相变潜热的平均损失速率控制在0.18 J/(g·h)以内。本文中,纳米SiO2以及纳米AlN的掺杂能够降低共晶盐的颗粒度,促进煅烧过程中样品内部纳米颗粒以及MgO颗粒表面的原子扩散,促进样品的烧结,进而降低了样品保温过程中的质量损失,提高样品的高温稳定性。高岭土通过煅烧过程中层片结构的运动,在颗粒内部形成孔隙,起到保护熔盐的作用,进而降低材料保温过程中的熔盐流失量,玻璃粉的粘结性以及纳米石墨的导热性,都能够辅助高岭土,进一步增强材料的高温稳定效果。

关键词：相变储热材料高温性能稳定性纳米SiO2 高岭土

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改性碳气凝胶/石蜡复合相变储热材料的研究

无机盐工业 2024年第5期56卷 58-63页

作者：户晶荣李欣聪郑州财经学院土木工程学院河南郑州450000

将石蜡与墙体材料复合能降低建筑人居能耗,但其易泄漏的问题严重影响了复合相变储热材料的广泛应用,采用吸附能力强的碳气凝胶为吸附载体,有望解决复合相变材料容易泄漏的弊端。为进一步提高碳气凝胶吸附石蜡的性能,采用不同质量分数的... 详细信息

将石蜡与墙体材料复合能降低建筑人居能耗,但其易泄漏的问题严重影响了复合相变储热材料的广泛应用,采用吸附能力强的碳气凝胶为吸附载体,有望解决复合相变材料容易泄漏的弊端。为进一步提高碳气凝胶吸附石蜡的性能,采用不同质量分数的三甲基氯硅烷对碳气凝胶表面进行改性,通过XRD、SEM与FT-IR等表征手段探究了碳气凝胶表面结构的变化规律。结果表明:改性过程中三甲基氯硅烷的—Cl—Si(CH_(3))_(3)基团能与碳气凝胶表面的—OH发生枝接反应,该变化丰富了试样表面—CH_(3)数量,改善了制品的憎水性与孔结构,提高了其吸附非极性石蜡的能力;当三甲基氯硅烷的质量分数为30%时,改性碳气凝胶具有最佳的吸附性能,充分浸渍后能吸附85.87%的石蜡。经200次熔融-冷凝循环试验后,复合样品不仅未发生明显的泄漏现象,而且相变温度和相变焓均未发生显著变化。该研究制备的复合相变储热材料具有优异的稳定性与良好的隔热保温性能,为开发新型墙体隔热保温材料提供了新的思路。

关键词：石蜡碳气凝胶相变储热材料微观结构储热性能

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Mg-15Ca-15Zn-6Cu相变储热材料的热循环稳定性

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特种铸造及有色合金 2015年第7期35卷 690-692页

作者：文红艳范晓明雷昶袁德裕武汉理工大学材料科学与工程学院

采用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、差热扫描仪(DSC)等分析手段对Mg-15Ca-15Zn-6Cu合金相变储热材料的组织结构与热物性参数进行了分析。通过反复熔化-凝固热循环试验,研究了该合金的热循环稳定性。结果表明,Mg-15Ca-15Zn-6Cu合... 详细信息

采用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、差热扫描仪(DSC)等分析手段对Mg-15Ca-15Zn-6Cu合金相变储热材料的组织结构与热物性参数进行了分析。通过反复熔化-凝固热循环试验,研究了该合金的热循环稳定性。结果表明,Mg-15Ca-15Zn-6Cu合金经历1 000次热循环后的相变温度和相变潜热分别为510.2℃和198.7J/g,与循环前的初始合金相比,相变温度提高了5.5%,相变潜热减小了5.56%,因此,表现出良好的热循环稳定性。

关键词： Mg基合金相变储热材料热循环稳定性