论文部分内容阅读
六水硝酸镁(MNH)因其相变温度适宜、相变潜热高以及价格低廉等优点,在建筑节能清洁供暖领域有着良好的应用前景。本文针对MNH存在的相分离严重、过冷度大和导热系数低等问题,探究了增稠剂、成核剂和高导热纳米颗粒对MNH基复合相变材料热物性的影响规律。针对建筑供暖应用时热源环境温度较低,导致相变温度差小,相驱动力不足的问题,采用光热材料与MNH复合,制备光驱动的MNH复合相变材料,并对其光热转换性能进行研究。研究结果表明,MNH的相变温度为89.57 oC,熔化相变潜热为157.30 kJ·kg-1。添加3wt%的羧甲基纤维素钠(CMC),MNH复合相变材料的粘度由0.18升高至163.86 mPa·s,有效改善其相分离的问题。添加金属基(纳米银和纳米铜颗粒)和碳基(纳米碳颗粒和纳米石墨片)成核剂均可有效改善MNH的过冷现象,碳基材料改善效果显著,添加1.5wt%纳米石墨片的MNH复合相变材料的过冷度由23.12降低至2.98 oC。为了满足建筑节能-清洁供暖中的使用需求,本文选择工业级MNH为研究对象。考虑到导热性能对储热系统效率的影响以及碳基材料改善效果更佳,在进一步研究中分析了石墨烯对工业级MNH导热性能的影响。研究发现添加5wt%和10wt%石墨烯后,MNH复合相变材料的导热系数从0.34分别升高至0.99和1.15 W·m-1·K-1,有效提高了导热性能,但相变潜热值从140.02分别降低为122.19和117.96 kJ·kg-1,且相变温度小幅度降低。综合导热系数和热物性,添加5wt%石墨烯的MNH复合相变材料的性能更佳。本文采用石墨烯和钛氧化物制备了具有光热转换性能MNH复合相变材料,并首次在全光谱范围2002500 nm内研究了其光吸收能力及光热转换性能。由于石墨烯的光吸收能力为78.14%,显著高于MNH和CMC的46.54%和28.65%,所以随着石墨烯含量的增加,MNH基复合相变材料的光吸收能力增强。当添加石墨烯5wt%时,MNH复合相变材料的光吸收能力为79.12%,光热转换存储效率为69.73%。相比于石墨烯,Ti4O7有更高的光吸收能力,其值为87.73%,当添加量为10wt%时,复合相变材料的光热转换存储效率为78.60%。