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石蜡固-固相变材料的制备及性能

化工进展 2023年第2期42卷 897-906页

作者：赵西坡卞武勋冉宝清刘进超尹少鼎孙义明湖北工业大学材料与化学工程学院湖北武汉430068 湖北工业大学绿色轻工材料湖北省重点实验室湖北武汉430068

针对石蜡(PA)相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题,利用聚丙烯酸(PAA)羧基的亲水性,易离子化特性,设计了低聚合度PAA接枝石蜡,以自乳化方法制备石蜡乳液,通过常温离子交联,在水介质中、短周期内制备了石蜡固-固相变材料(PA SS-PC... 详细信息

针对石蜡(PA)相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题,利用聚丙烯酸(PAA)羧基的亲水性,易离子化特性,设计了低聚合度PAA接枝石蜡,以自乳化方法制备石蜡乳液,通过常温离子交联,在水介质中、短周期内制备了石蜡固-固相变材料(PA SS-PCMs)。利用扫描电子显微镜对PA乳液及PA SS-PCMs的形貌进行了表征、分析,利用红外光谱仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪对石蜡接枝产物及PA SS-PCMs的分子结构、结晶性能、热稳定性进行了测试和分析。结果表明:该定型方法对不同种类石蜡具有普适性,通过接枝改性、离子交联能得到较高储能效率的石蜡固-固相变材料。研究发现:分两次添加55#石蜡(PA1),前期减少PA1的投入占比,后期添加不参与反应的PA1,能有效提高接枝产物的自乳化能力及相变储能能力。在此基础上,制备了AA∶PA1∶BPO质量比为1.8∶15(10+5)∶0.05的PA1 SSt-PCMs,其结晶温度为45.52℃,结晶焓为-182.28J/g,循环100次后结晶焓损失3.05%,具有较高的储能密度和良好的储热稳定性。

关键词：石蜡接枝改性自乳化固-固相变材料离子交联

石蜡/ZIF-8@ZIF-67 定形相变材料的储热性能

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农业工程学报 2023年第13期39卷 222-229页

作者：侯俊英侯传源李建昌杨金星王雅雅袁大超郝建军河北农业大学机电工程学院保定071001

针对固-液相变材料在相变过程中由于体积变化产生的芯材泄漏现象,该研究以ZIF-8@ZIF-67核壳结构为载体,以石蜡(paraffin)为相变芯材,采用溶剂蒸发法制备了质量分数为50%、60%、70%和75%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料。通过扫描电镜... 详细信息

针对固-液相变材料在相变过程中由于体积变化产生的芯材泄漏现象,该研究以ZIF-8@ZIF-67核壳结构为载体,以石蜡(paraffin)为相变芯材,采用溶剂蒸发法制备了质量分数为50%、60%、70%和75%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67定形相变材料。通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、BET比表面积、热重分析、差式扫描量热和瞬态平板热源等测试手段对定形相变材料的形貌、结构、热稳定性、相变潜热、热导率进行表征;采用Fluent软件对填充相变材料的相变蓄热供暖系统进行了数值模拟分析。结果表明:ZIF-8@ZIF-67形貌为大小均匀的菱形十二面体,石蜡的最高负载量为70%,且石蜡与ZIF-8@ZIF-67 MOF载体之间没有发生化学变化。质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67经50次热循环后,熔化焓为54.36 J/g,与循环前相比无明显下降(循环前熔化焓为59.59 J/g),说明其具有良好的热循环稳定性。研究表明质量分数为70%的石蜡/ZIF-8@ZIF-67相变材料可以很好的保持整体系统的温度稳定性,具有良好的蓄-放热效果。

关键词：材料石蜡材料性能 ZIF-8@ZIF-67 定形相变材料模拟

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石蜡对无机复合相变储热体系的改性研究

复合材料学报 2022年第5期39卷 2421-2429页

作者：杨效田沈梁玉王彩龙杨强斌刘敏兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 重庆文理学院化学与环境工程学院环境材料与修复技术重庆市重点实验室重庆402160 河北农业大学海洋学院秦皇岛066000

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MgCl_(2∙)6H_(2)O(MCH)和MgSO_(4)∙7H_(2)O(MSH)为研究对象,以活性炭(ACC)为添加剂,采用熔融共混法制备了MCH-MSH-ACC混... 详细信息

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MgCl_(2∙)6H_(2)O(MCH)和MgSO_(4)∙7H_(2)O(MSH)为研究对象,以活性炭(ACC)为添加剂,采用熔融共混法制备了MCH-MSH-ACC混合体系,并以石蜡(PA)为调节剂,制备了MCH-MSH-ACC/PA复合材料相变体系。研究了PA对复合相变体系的相变焓、相变温度、过冷度及相分离的影响。结果表明:微量PA的添加有助于提升MSH-MCH-ACC/PA体系的相变储热性能,和其他PA含量体系相比较,PA含量为0.5wt%的体系在储热阶段所需时间最短,而放热阶段持续时间最长,其初始相变焓值可达到321.75 kJ/kg,循环试验后相变焓稳定在310.25 kJ/kg。所制备的新型共混MSH-MCH-3wt%ACC/0.5wt%PA复合相变体系具有良好的储热性能和循环稳定性能。

关键词：复合材料储热性能过冷度热循环稳定性石蜡

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

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无机化学学报 2024年第3期40卷 533-543页

作者：陈丽梅赵梦菲陈琳李丁李巍韩维野王鸿斌吉林农业大学工程技术学院长春130118 吉林农业大学资源与环境学院长春130118

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... 详细信息

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。

关键词：复合相变材料石蜡碱改性硅藻土膨胀石墨

TPMS多孔铝-石蜡复合相变材料蓄热过程数值模拟及实验

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化工进展 2022年第9期41卷 4918-4927页

作者：杨喆刘飞张涛邓兴张正文重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 金属增材制造(3D打印)重庆市重点实验室重庆400044 重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 中国核动力设计研究院第一研究所四川成都610213

传统相变材料受限于自身热导率小,其相变蓄热效率难以提升,通过在相变材料中添加具有高热导率的金属多孔结构是强化传热的重要手段之一。本文建立了三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)多孔铝-石蜡复合相变材料的三... 详细信息

传统相变材料受限于自身热导率小,其相变蓄热效率难以提升,通过在相变材料中添加具有高热导率的金属多孔结构是强化传热的重要手段之一。本文建立了三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)多孔铝-石蜡复合相变材料的三维、瞬态包含自然对流的相变蓄热模型,利用数值仿真结合实验的方法研究了TPMS多孔铝-石蜡复合相变材料在蓄热过程中的固液相界面演变规律、实时温度变化、热传输特性以及蓄热性能。结果表明,在纯石蜡中添加primitive杆状(primitive sheet,PS)、primitive壳状(primitive network,PN)两种TPMS多孔铝结构后,石蜡相变温度范围内出现明显的相变温度平台,PS-石蜡、PN-石蜡复合相变材料的相变起始时间较纯石蜡分别减少了74.1%与91.4%,竖直方向上的最大温度梯度由纯石蜡的1605.7℃/m分别下降至PS-石蜡、PN-石蜡复合相变材料的840℃/m、943.8℃/m,蓄热速率较纯石蜡分别提高3.10倍、4.69倍。最后,通过选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术成型了PS、PN多孔铝结构,并采用浇筑法制备了TPMS多孔铝-石蜡复合相变材料样品,利用可视化实验平台对仿真结果进行实验验证,发现仿真结果同实验吻合较好。

关键词：相变蓄热石蜡三周期极小曲面多孔铝数值模拟

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石蜡高岭土相变储热材料的制备及表征

可再生能源 2023年第3期41卷 321-326页

作者：张瑞君陈国良宋春草何伟郑州工商学院工学院土木工程系河南郑州450045 宙宏建筑集团有限公司河南郑州450045 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为克服太阳能不连续与不稳定引起的建筑物室内温度波动的现象,文章以石蜡与高岭土为试验原料,制备一种用于建筑墙体隔热保温的新型高岭土基相变储热材料。采用XRD,SEM,FTIR和DSC测试方法研究了相变储热材料的结构与性能。结果表明:高岭... 详细信息

为克服太阳能不连续与不稳定引起的建筑物室内温度波动的现象,文章以石蜡与高岭土为试验原料,制备一种用于建筑墙体隔热保温的新型高岭土基相变储热材料。采用XRD,SEM,FTIR和DSC测试方法研究了相变储热材料的结构与性能。结果表明:高岭土具有良好的吸附性能,能物理吸附大量的石蜡至其孔隙结构;石蜡高岭土相变储热材料的熔融和冷凝温度分别为27.5,25.3℃,熔融和冷凝相变潜热值分别为33.5,32.9J/g;服役期间,石蜡未从储热材料中泄露,也未与高岭土化学键合;经1000次循环试验后,储热材料的相变温度与相变潜热值变化不显著。高岭土优异的吸附能力赋予了该储热材料优异的吸储热能力。高岭土与石蜡较好的物理化学相容性使储热材料具有优良的化学稳定性。

关键词：高岭土石蜡相变储热材料结构吸储热性能

基于场协同原理的异型管强化石蜡蓄放热性能分析

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太阳能学报 2022年第11期43卷 406-412页

作者：高杨何烨高佳圣王万权周艳青岛科技大学机电工程学院青岛266100

将1.5%石墨烯/石蜡复合相变材料填充到内管形状不同、换热面积相同的套管换热器内,采用数值模拟的方法分析内管形状对石蜡类复合相变材料蓄放热性能的影响。结果表明,异型管能有效提升石蜡复合相变材料的熔化及凝固速率,滴型管外石蜡复... 详细信息

将1.5%石墨烯/石蜡复合相变材料填充到内管形状不同、换热面积相同的套管换热器内,采用数值模拟的方法分析内管形状对石蜡类复合相变材料蓄放热性能的影响。结果表明,异型管能有效提升石蜡复合相变材料的熔化及凝固速率,滴型管外石蜡复合相变材料的熔化速率比椭圆管及圆管分别提高53%、62%,滴型管外石蜡复合相变材料的凝固速率比椭圆管及圆管分别提高6.7%、9.8%。基于场协同原理分析异型管的强化石蜡类复合相变材料的传热机理,由于滴型管能使石蜡类复合相变材料在相变过程中温度场与速度场协同性更高,因此能更有效地提升其相变速率。

关键词：相变储能石蜡数值模拟场协同异型管太阳能利用

石蜡与氨基酸废母液粉配施对烟草重金属Cd吸附的阻控效应

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环境化学 2024年第4期43卷 1365-1373页

作者：李云捷李佳陈振国李建平喻雪婧云月利孙光伟朱蓉李亚东湖北大学生命科学学院武汉430062 湖北省烟草科学研究院武汉430033

烟草是强富集镉(Cd)的重要经济作物.为降低烟草对Cd的吸收,以矿区污染土壤(Cd含量为0.678 mg·kg^(−1))为种植基质,烟草专用肥(硝态氮)为对照,氨基酸母液粉为新型氮肥(氨基氮),并分别配施作为土壤微生物碳源的食品级石蜡,以期促进土壤... 详细信息

烟草是强富集镉(Cd)的重要经济作物.为降低烟草对Cd的吸收,以矿区污染土壤(Cd含量为0.678 mg·kg^(−1))为种植基质,烟草专用肥(硝态氮)为对照,氨基酸母液粉为新型氮肥(氨基氮),并分别配施作为土壤微生物碳源的食品级石蜡,以期促进土壤微生物种群与数量的持续增加(石蜡降解速度缓慢),通过微生物的生化调控达到降低土壤有效态Cd含量,从而减少烟叶对镉的吸收.结果表明:(1)石蜡和氨基酸废母液粉配施(T4处理)显著(P石蜡和氨基酸废母液粉显著(P石蜡和氨基酸废母液粉显著(P石蜡和氨基酸废母液粉配施能够有效提高土壤微生物丰富度和多样性,降低土壤有效态Cd含量,减少烟草对Cd的吸收.

关键词：石蜡氨基酸废母液粉土壤微生物烟草镉

泡沫铜/石蜡复合相变储能材料的储放热过程及数值模拟

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化工进展 2022年第4期41卷 2046-2053页

作者：万倩王铭婕何露茜冯小江何正斌伊松林北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 中关村人居环境工程与材料研究院北京100083

作为储热和热管理技术的重要材料之一,相变储能材料通常具有储热密度较大、相变温度变化较小的优势,但其热导率较低,热传递效率较差。本文将泡沫铜用于石蜡相变储能材料的传热强化,通过测定相变储能材料储放热过程的温度变化,考察了添... 详细信息

作为储热和热管理技术的重要材料之一,相变储能材料通常具有储热密度较大、相变温度变化较小的优势,但其热导率较低,热传递效率较差。本文将泡沫铜用于石蜡相变储能材料的传热强化,通过测定相变储能材料储放热过程的温度变化,考察了添加泡沫铜对相变储能材料储放热速率和温度均匀性的影响,且在实验基础上对储能材料的放热过程进行建模并求解,得到温度云图,为实际应用提供理论依据。结果表明,添加泡沫铜后,石蜡的相变储热和放热时间分别缩短了16.67%和14.71%;储放热过程复合材料中心层与外层中心点的最大温差分别降低了91.5%和87.5%;建立放热过程相变储能材料温度随时间变化的模型,对比实际值和模型预测值,得到相关系数及标准误差分别为0.99℃和0.13℃,证明该模型准确度较高,可有效预测相变储能材料的温度变化情况。

关键词：相变石蜡泡沫铜传热数值模拟