导热增强相变储能材料及热行为的研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:livan_s
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在能源、环境问题日益严重的今天,相变储能材料(PCMs)的研究已成为全球范围内的研究热点,是解决能源、环境问题的有效途径之一。尽管相变材料种类众多,从高温到低温,适用温度广泛,然而,在众多相变储能材料中,尤其是无机、有机相变储能材料热导率低,严重影响了吸、放热效率,阻碍了相变储能材料的应用。传统增强相变材料吸、放热效率的方法多采用翅片、热管等方式,从相变材料本身出发提高其导热性能的研究近年才逐渐增加。在本论文研究中,采用氯化钠及其水溶液、氮化硅作为相变材料添加剂有效降低了相变储能材料过冷度,提高了热导率,提出了少量添加物可以提高相变储能材料储能密度的概念,并从实验、理论上予以论证;以正十八烷为相变储能微胶囊芯材,聚甲基丙烯酸甲酯为壳材主体结构,通过加入改性氮化硅、碳化钛、碳纳米管等导热增强填料,利用“分子桥”结构将相变储能材料包覆在由高分子聚合物构成的一个网状球形外壳中,使无机纳米颗粒均匀的填充在高分子聚合物的网格中,与高分子聚合物外壳相互交联成一个有机的整体,成为一个密封的球形结构。一方面高导热颗粒可以在微胶囊内外间形成一个热传导通道,增强了高分子聚合物外壳的导热能力,另一方面其机械性能也比普通微胶囊提高了4倍;从DSC、TGA、导热仪、红外热成像仪、高低温冷热循环试验箱等设备对高导热相变储能微胶囊热性为测试结果可知相变储能微胶囊焓值达到110.6J/g,热导率达到了0.363W/mK,提高了56.8%,充分证明了这些高导热无机填充颗粒可以有效的增强相变储能微胶囊热导率,降低过冷度,提高热稳定性能,且循环寿命优良。此外本论文还对高分子以正十八烷为芯材,聚吡咯导电高分子为壳材,成功制备了聚吡咯相变储能纳胶囊,研究结果显示该纳胶囊具有良好的导热性能;根据高分子链段次级松弛原理,制备了十八烷基固-固相变材料,研究显示该方法有效可行性,为相变储能材料应用研究提供了新的研究思路。
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