石蠟基高熱導(dǎo)率相變儲(chǔ)能材料的制備

背景介紹相變儲(chǔ)能是應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)能技術(shù)。相變儲(chǔ)能材料（Phase-changematerial，PCM）通過(guò)相變過(guò)程實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和釋放：在外界溫度低時(shí)凝固放熱，儲(chǔ)存冷量，而在用冷時(shí)融化，釋放出冷量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)制冷。本文合成了C14-C18共熔物作為PCM，采用膨脹石墨（EG）作為導(dǎo)熱基質(zhì)，通過(guò)吸附法制備了5種不同壓縮密度的C14-C18/EG復(fù)合相變材料。研究了復(fù)合材料的熱特性以及循環(huán)穩(wěn)定性，為高性能PCM的設(shè)計(jì)提供借鑒。本文亮點(diǎn)1在100次吸放熱試驗(yàn)后，樣品形貌和熱性質(zhì)未發(fā)生變化，復(fù)合材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；2工業(yè)級(jí)石蠟安全、穩(wěn)定性高、熔點(diǎn)可以預(yù)估、無(wú)腐蝕、蒸氣壓低；3本復(fù)合材料為高性能PCM的設(shè)計(jì)提供借鑒。內(nèi)容介紹1

C14-C18共熔材料二元混合物在融化時(shí)，存在兩種物理轉(zhuǎn)變，非共熔成分的DSC分析圖會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)主峰，如圖1所示。為了確定C14～C18精確的共熔成分，構(gòu)建了系統(tǒng)的塔曼圖。根據(jù)圖2可知，當(dāng)混合物的質(zhì)量比為84.4wt%C14～15.6wt%C18時(shí)獲得共熔相變材料。2

C14～C18/EG復(fù)合相變材料2.1

材料形貌與結(jié)構(gòu)圖3是膨脹石墨的SEM圖，其中圖3a、3b分別放大了30、1000倍?？梢钥吹脚蛎浭w呈蠕蟲狀，膨脹石墨主要有大孔與中孔、開(kāi)放孔、內(nèi)部封閉孔，開(kāi)放孔和半開(kāi)放孔在表面均有分布。圖4是C14～C18、EG、C14～C18/EG復(fù)合相變材料的紅外光譜圖。其中橫縱坐標(biāo)分別是被測(cè)物質(zhì)的波數(shù)（cm-1）和透光性。為了研究C14～C18與EG和CNTs復(fù)合之后結(jié)構(gòu)的變化，圖5是EG、C14～C18以及C14～C18/EG復(fù)合相變材料的X射線衍射峰。從圖中可以看到，EG在26.45°處有一個(gè)很強(qiáng)的衍射峰，在54.5°處有一個(gè)稍弱的衍射峰，這是膨脹石墨的特征峰。2.2

熱特性與熱導(dǎo)率C14～C18/EG復(fù)合相變材料的DSC曲線如圖6所示。由圖中可以看出復(fù)合材料的熱特性與C14～C18相似，相變溫度與堆積密度無(wú)關(guān)。2.3

循環(huán)穩(wěn)定性對(duì)E300樣品做了100次加熱冷卻循環(huán)，并對(duì)比了循環(huán)前后樣品的熱性質(zhì)和形貌結(jié)構(gòu)的變化，如圖8所示。3

結(jié)論結(jié)構(gòu)和熱性能測(cè)試結(jié)果表明：C14～C18/EG復(fù)合相變材料的熔融焓與膨脹石墨的壓縮密度成反比，熱導(dǎo)率與膨脹石墨的壓縮密度成正比。選取相變焓和熱導(dǎo)率均相對(duì)較高的E300復(fù)合材料進(jìn)行了循環(huán)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與熱特性均未