【摘 要】
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能源短缺的问题越来越明显。提高能源利用率已成为世界范围内的研究热点,这使得相变蓄热材料的研究受到广泛关注。相变材料有很多种,具有可选择温度范围广、温度恒定、相变潜热高、热性能好等特点。随着相变材料研究的深入,复合相变储能材料受到了广泛关注,包括有机相变材料和无机支撑载体材料的复合,它不仅保留了有机相变材料的优点,提高能效,也解决了相变材料易泄漏、导热性能差等缺点。本文首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化
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能源短缺的问题越来越明显。提高能源利用率已成为世界范围内的研究热点,这使得相变蓄热材料的研究受到广泛关注。相变材料有很多种,具有可选择温度范围广、温度恒定、相变潜热高、热性能好等特点。随着相变材料研究的深入,复合相变储能材料受到了广泛关注,包括有机相变材料和无机支撑载体材料的复合,它不仅保留了有机相变材料的优点,提高能效,也解决了相变材料易泄漏、导热性能差等缺点。本文首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅,其次以十四酸、十八醇、石蜡、二十烷为相变材料,二氧化硅为支撑载体,采用真空浸渍法制备了二氧化硅/有机复合相变储能材料。本文采用扫描电镜(SEM)对复合相变储能材料样品的形貌和微观结构进行了表征;采用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)分析了样品的物相和结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了样品的相变潜热,分析了样品的储热能力;通过热重分析仪(TGA)、热常数分析仪(Hot disk)对样品进行热稳定性及导热性能分析。分析结果表明:在四种相变材料中,石蜡和二氧化硅的复合性能优异。石蜡以64%掺杂时,复合相变储能材料潜热达到117.3J/g,导热系数达到0.4162W/m·K,提高了 52.8%。以石蜡为相变材料,膨胀石墨为导热添加剂,二氧化硅为载体,采用溶胶-凝胶法和真空浸渍法结合制备膨胀石墨/二氧化硅/有机复合相变储能材料。采用扫描电镜、XRD、红外光谱、差示扫描量热仪、热重和热常数分析仪对复合相变储能材料的结构、形貌和热性能进行了表征,在热循环实验中,对相变材料的泄漏情况和循环寿命进行了研究。分析结果表明:当膨胀石墨含量为10%,相变材料以61%掺杂时,复合相变储能材料潜热达到105.9J/g,热导率达到5.869W/m·K,充分证明了高导热添加剂能有效提高相变储能材料的导热系数,提高热稳定性。
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