相变在储能材料中的应用(求实队第三次稿件)
相变材料及其在能量存储与转换中的应用前景
相变材料及其在能量存储与转换中的应用前景相变材料是一种特殊的材料，其在温度、压力或其他条件变化下会发生物理性质的突变，从一个状态转变为另一个状态。
这种突变过程伴随着能量的吸收或释放，因此相变材料被广泛应用于能量存储与转换领域。
相变材料的应用前景十分广阔。
首先，相变材料在能量存储方面具有巨大的潜力。
以相变储能为例，相变材料可以通过吸收和释放热量来实现能量的存储和释放。
相比传统的电池储能方式，相变储能具有更高的能量密度和更长的使用寿命。
此外，相变材料还可以用于热能储存，通过吸收太阳能或废热来提供热能，实现能源的高效利用。
其次，相变材料在能量转换方面也有广泛的应用。
以热电转换为例，相变材料可以通过温度变化产生电能。
当相变材料从一个状态转变为另一个状态时，其电导率、热导率等物理性质也会发生变化，从而产生电势差。
利用这种电势差，可以将热能转换为电能，实现能量的高效转换。
相变材料还可以用于光电转换、声电转换等领域，为能量转换提供了新的途径和可能性。
相变材料的应用不仅局限于能量存储与转换领域，还可以在其他领域发挥重要作用。
例如，在智能材料方面，相变材料可以通过控制温度或其他外界条件的变化，实现材料的形状、颜色、光学性质等的可逆调控。
这种智能材料可以应用于智能建筑、智能电子设备等领域，为人们的生活和工作带来便利。
此外，相变材料还可以用于传感器、防护材料等领域。
由于相变材料在相变过程中物理性质的突变，可以通过监测相变过程中的温度、压力等参数变化，实现对环境的感知和监测。
同时，相变材料还具有较好的防护性能，可以在一定程度上减缓外界的冲击和损害，保护人们的安全。
然而，相变材料在应用过程中仍然面临着一些挑战和问题。
首先，相变材料的制备和加工工艺相对复杂，需要控制好相变温度、相变速率等参数，以确保材料的性能和稳定性。
其次，相变材料的成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。
此外，相变材料的长期稳定性和循环性能也需要进一步提高。
相变储能材料在建筑节能中的应用
相变储能材料在建筑节能中的应用相变储能材料是一种新型的建筑节能材料，它具有很高的热储能量，可以在相变的过程中吸收或释放大量的热量，从而实现节能的目的。
近年来，相变储能材料在建筑节能领域得到了越来越广泛的应用，成为了建筑节能技术的重要组成部分。
一、相变储能材料的基本原理相变储能材料是一种可以在相变过程中储存和释放大量热能的材料，它常用的原理是蓄热和释热。
相变储能材料通常采用的是固-液相变，其具有的优点是凝固时会释放出大量的潜热，对于建筑节能来说非常有用。
相变储能材料在室内环境中，通过固液相变可以实现储能和释放热量的双重作用。
当室内温度下降时，固液相变的材料会吸收室内周围的热量进行蓄热，使室内的温度保持稳定，同时也可以减少冬季供暖的能耗。
当室内温度升高时，相变储能材料会释放出储存的热量，从而降低室内温度，减少夏季空调的运行时间和能耗。
二、相变储能材料在建筑节能中的应用1、用于墙体的隔热相变储能材料可以被用于室内墙体中进行隔热，这种墙体可以在夏季蓄热并释放热量，从而减少室内温度，降低空调的运行时间和运行能耗。
同时，该种建筑节能材料也可以在冬季吸收室内的热量，使墙体从外部保持温暖。
2、用于地面和屋顶的隔热相变储能材料可以用于地面和屋面的隔热，抑制室内温度波动，并且可以缓解室外温度和室内温度之间的差异。
使用这种建筑节能材料可以大大减少空调和供暖的运行成本。
3、用于建筑外墙的隔热相变储能材料也可以被用于建筑外墙中，实现墙面隔热、保温的功能，该建筑节能材料还可以降低外部环境温度对室内环境的影响。
三、相变储能材料的优势与不足相变储能材料具有以下优势：1、高热量储存能力：相变储能材料在相变过程中吸收或释放大量的热量，储存能力较高。
2、减少空调和供暖的耗能：使用相变储能材料可以在夏季减少空调的运行时间，降低室内温度；在冬季吸收室内热量，保持室内温暖，缩短供暖时间。
3、潜在的大规模应用：相变储能材料已经得到广泛的研究，可以在大规模的建筑中使用。
相变材料在储能技术中的应用
相变材料在储能技术中的应用随着能源需求的不断增加，能源储存技术的研究越来越重要。
相变材料是一种新型储能材料，具有高储能密度、长寿命、高节能等优点。
它的应用已经引起了越来越多的关注。
本文将介绍相变材料的基本原理、热力学过程、应用现状以及未来发展方向。
一、相变材料基本原理相变材料是指具有相变能力的物质。
它们在温度、压力、电场、磁场、电流等条件下发生相变。
相变是一种物理和化学变化，可以将物质从一个稳定平衡状态转化为另一个稳定平衡状态。
相变材料主要包括固态-固态相变、固态-液态相变和液态-气态相变等。
在固态-固态相变中，相变材料的晶格结构得到了重组，产生了不同的物理性质。
固态-液态相变是相变材料从固态转变为液态。
这种相变主要发生在金属和无机盐类等物质中。
液态-气态相变则是指相变材料从液态转变为气态，包括汽化和沸腾等过程。
相变材料的相变过程是热力学过程。
相变过程可分两个阶段进行：吸热阶段和放热阶段。
吸热阶段是指相变材料在相变过程中吸收热能，从而使温度升高。
放热阶段则是指相变材料从高温状态转变到低温状态，放出储存在相变中的热能。
相变材料的热力学性质是其储能能力的基础。
二、相变材料在储能领域的应用现状近年来，相变材料在储能领域得到了广泛的应用。
例如，相变材料储存冷能的技术可用于被动房屋的空调系统、电子设备散热等领域。
相变材料储存热能的技术也被应用于太阳能集热板、热泵、热能回收等各种系统中。
经典的相变材料是差热材料。
它们的相变峰值在零度附近，可以用来控制室温加热或冷却。
差热材料主要用于家用和商用空调设备以及个人计算机的散热控制等。
相变储能材料的应用具有很大的潜力。
其最大的优势是高储能密度和高效率。
相对于化学储能材料，相变储能材料具有更长的寿命和更高的放电效率。
相对于传统的储能方式，相变储能技术还有很大的改进空间，可以进一步提高效率和储能密度。
三、相变材料在储能领域的未来发展相变材料的应用前景十分广阔。
未来的发展方向包括：通过研究和设计新型相变材料，可以进一步提高储能密度和效率。
相变材料在能源中的应用
相变材料在能源中的应用随着人们对环保和可持续发展的关注，新能源技术正成为关注的焦点。
在新能源的研究领域，相变材料也逐渐走进人们的视野。
在本文中，我们将探讨相变材料在能源中的应用，为读者解析它的工作原理和未来发展趋势。
热能储存相变材料最常见的应用是在热能储存方面。
当相变材料受到热能的输入时，其晶格形态会发生变化，从一种状态转变为另一种状态。
这时，相变材料会收获大量的潜热，同时释放热量。
通过这种方式，相变材料可以存储大量的热能，并在需要的时候将其释放出来。
热能储存技术在太阳能、风能、地热等可再生能源的利用中起着关键的作用。
相比于传统的储热方案，相变材料储能技术具有更高的储能密度、更长的寿命和更低的维护成本。
它能够较好地解决新能源波动性大、不稳定的缺点，实现对能源的可持续利用。
智能控制相变材料在能源中的另一项应用是智能控制。
通过控制相变材料的形态变化，可以调节电器的电流、热量等能量输入或输出。
这种智能控制可应用于物联网、智能家居等多个领域。
以智能窗为例，它是一种利用相变材料实现能量自调节的新型窗户。
在不透光状态下，相变材料会吸收太阳能，从而进行相变，进而输出热量。
同时，智能窗的电路控制系统可以根据用户需求或室内温度变化等自动调节窗户的状态，实现节能效果。
光伏发电相变材料在光伏发电领域也有着广泛的应用。
通过将相变材料嵌入太阳能电池中，可以有效减少光伏电池板的温度。
当太阳光照射在太阳能电池板上时，电池板会吸收光线并产生电流。
但随着功率的提高，光伏板的温度也会升高，从而降低电池板的电能输出。
相变材料可以有效地减小太阳能电池板的温度，提高光伏板的效率，保证电能的充分利用。
此外，相变材料还可以在阴天、晚上等无光的时候释放热量，提高太阳能电池板的性能。
未来趋势相变材料的应用前景广阔。
未来，它可能在多个领域得到进一步发展和实践。
例如：在汽车领域，通过相变储能技术可以实现汽车发动机的自动关闭和启动，提高燃油利用率。
在建筑领域，相变材料还可以应用于弱高温区域的温控调节。
相变材料在能量储存中的应用及研究
相变材料在能量储存中的应用及研究随着能源需求的增加，如何储存和使用能源成为了人们热议的话题。
在能量储存方面，相变材料逐渐获得了广泛的应用和研究。
相变材料，又称相变储能材料，是一种能够通过相变来储存和释放能量的材料。
本文将介绍相变材料在能量储存中的应用及研究。
一、相变材料的基本原理相变材料的储能原理与我们日常生活中的物质状态变化有关。
当物质状态发生改变时，其内部结构和形态也会发生相应的变化，从而导致能量的储存和释放。
相变材料的储能原理基于物质状态的变化，它可以通过温度、压力等外部因素来控制储存和释放能量的过程。
相变材料储存和释放能量时，其物理状态可分为液态、固态和气态。
其中，从液态到固态的相变释放的能量是最为常见的。
二、相变材料的应用1. 热管理相变材料在热管理方面有着广泛的应用。
例如，在夏季高温时，人们通常使用空调设备来降低室内温度，而相变材料可以在夜间储存冷却能量，然后在白天放出，起到降温作用。
其中，相变材料的转换温度应该与人们所需的温度相符合，例如，大部分人在舒适的环境下所需的室温为20-28℃之间，因此相变储能材料的转换温度设定在25℃左右将会是更为合适的选择。
2. 太阳能电池板太阳能电池板需要采集和储存能量，以便在需要时供电。
选择适合的储能材料可以提高电池板的转化效率。
相变储能材料可以在电池板表面储存能量，并在太阳光照射时释放。
当太阳光照射不足时，相变材料可以作为备用能源，以维持电池板的运转。
3. 锂电池锂离子电池是现代电子设备中最常用的电池类型之一。
相变材料被用于发挥锂电池的最大储能效率。
例如，在智能手机等小型电子设备中，相变储能材料可以起到保护和延长电池寿命的作用。
而在电动汽车等大型电子设备中，相变材料可以在电池充电时储存能量，并在行驶过程中释放出来以供应源。
三、相变材料的研究虽然相变材料已经获得了广泛的应用，但科学家们仍在对其储能原理和更好的应用进行研究。
下面是一些最新的研究内容。
相变材料在储能技术中的应用前景分析
相变材料在储能技术中的应用前景分析随着可再生能源的快速发展和能源需求的不断增长，储能技术成为了解决能源供应不稳定性的重要手段。
相变材料作为一种新型的储能材料，具有独特的热学特性和高能量密度，被广泛应用于储能技术中。
本文将对相变材料在储能技术中的应用前景进行分析。
首先，相变材料具有较高的能量密度，这使得它成为一种理想的储能材料。
相变材料的能量密度远高于传统的储能材料，如锂离子电池等。
相变材料的能量密度主要来自于其相变过程中的潜热释放，这种潜热释放可以在储能过程中高效地储存和释放能量。
相变材料的高能量密度使得它在储能技术中具有广阔的应用前景。
其次，相变材料具有良好的循环稳定性和长寿命。
相变材料在储能过程中的相变循环可以进行数千次，而且不会发生明显的容量衰减。
相比之下，传统的储能材料如锂离子电池在循环过程中容易发生容量衰减，导致储能效率降低。
相变材料的循环稳定性和长寿命使得它在储能技术中具有更长久的使用寿命和更高的储能效率。
此外，相变材料具有良好的热稳定性和安全性。
相变材料在储能过程中会发生相变，吸收或释放大量的热量。
这种热量的吸收和释放可以有效地调节储能系统的温度，提高储能系统的热稳定性。
相变材料还具有较低的燃烧和爆炸风险，相比之下，传统的储能材料如锂离子电池存在着较高的燃烧和爆炸风险。
相变材料的热稳定性和安全性使得它在储能技术中具有更高的可靠性和安全性。
然而，相变材料在储能技术中还存在一些挑战。
首先，相变材料的制备成本较高。
相变材料的制备过程较为复杂，需要较高的工艺和设备成本。
这使得相变材料的成本较高，限制了其在储能技术中的大规模应用。
其次，相变材料的热传导性能较差。
相变材料的热传导性能对于储能系统的热管理至关重要，而相变材料的热传导性能相对较差，需要进一步提高。
此外，相变材料的稳定性和循环寿命还需要进一步提高，以满足长期稳定运行的需求。
综上所述，相变材料在储能技术中具有广阔的应用前景。
相变材料的高能量密度、循环稳定性和热稳定性使得它成为一种理想的储能材料。
相变储能技术的应用
相变储能技术的应用相变储能技术是一种利用物质相变释放或吸收潜热来储存或释放能量的技术。
相变储能技术在多个领域得到了广泛的应用，包括建筑节能、太阳能储能、电动汽车储能等。
本文将从以下几个方面介绍相变储能技术的应用。
相变储能技术在建筑节能方面有着广泛的应用。
建筑物内部存在着昼夜温差，相变储能技术可以利用这种温差来储存和释放能量。
在夏季白天，建筑物受到阳光照射变得温暖，而在夜晚温度下降，可以利用相变储能材料吸收白天收集到的能量，然后在夜晚释放热量，起到降低室内温度的作用。
这样一来，可以减少建筑物的空调耗能，达到节能的目的。
相变储能技术在太阳能储能方面也有重要的应用。
太阳能是一种清洁的可再生能源，但其受天气影响较大，往往无法保证持续性的发电。
相变储能技术可以利用太阳能给相变储能材料充能，当阳光不足时，这些相变材料就可以释放能量，供给电力系统使用。
这样一来，相变储能技术可以解决太阳能发电的不稳定性问题，提高太阳能利用率。
相变储能技术在电动汽车储能方面也有着重要的应用。
电动汽车的续航里程一直是其发展面临的重要问题。
相变储能技术可以利用电动汽车在行驶过程中产生的热能，将其转化成潜热储存起来，在需要时释放热能，以维持电池的温度和提高车辆的续航里程。
这种应用方式可以提高电动汽车的能量利用效率，延长电池的寿命，为电动汽车的发展提供了新的可能性。
相变储能技术在建筑节能、太阳能储能和电动汽车储能等多个领域都具有重要的应用前景。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，相变储能技术将在未来发挥越来越重要的作用，为能源领域的可持续发展做出贡献。
相变储能材料的研究与应用
相变储能材料的研究与应用第一章：引言相变储能材料是一种具有广阔应用前景的新型材料，其能够通过物质相变吸收或释放大量的热能，实现高效能量储存。
随着能源危机的加剧和环保意识的增加，相变储能材料作为一种清洁、高效、可靠的能量储存方式，越来越受到人们的关注。
针对相变储能材料的研究和应用问题，本文从材料性能、制备工艺、应用领域等方面进行探究。
第二章：相变储能材料的基本特性相变储能材料是指在特定条件下从一个相态转变为另一个相态时所释放或吸收的能量。
相变储能材料有许多具有吸引力的特点，例如能量密度高、长寿命、稳定性好、环保等。
相变储能材料的优点主要包括以下几个方面：1、高能量密度，比传统化学储能材料要高出几倍；2、分光潜热，储能效果更优；3、多次循环使用，具有较长的使用寿命；4、不受纵横向外力影响，稳定性好；5、制备过程简单、成本低。
第三章：相变储能材料的制备工艺相变储能材料的制备工艺是影响其性能的一个关键因素。
传统的相变储能材料制备方法主要包括封装法、微胶囊法、溶胶-凝胶法、溶液旋转镀法等。
这些方法制备的相变储能材料使用寿命较短，储存容量较小，不能满足实际应用需求。
针对传统制备方法出现的瓶颈，研究人员们不断探索新的相变储能材料制备方法，目前研究进展最为显著的是气相沉积法和溶胶-凝胶自组装法。
气相沉积法是一种利用高温高压条件下，使前驱体沉积在基底上形成相变储能材料的制备方法，能够制备出高纯度、晶体质量高、密度均匀的相变储能材料。
溶胶-凝胶自组装法则是通过调节前驱体浓度，利用物质自组装成膜的性质制备相变储能材料，这种方法制备出的材料具有良好的膜性能和凝胶微观结构。
第四章：相变储能材料的应用领域由于相变储能材料优异的性能特点，其在能源领域、热管理领域、建筑领域等方面均有广泛的应用。
相变储能材料在能源领域的应用主要涉及能量储存和转换。
例如，可以使用相变储能材料制成锂电池，提高电池的能量密度和使用寿命，还可以生产太阳能电池板、地热发电等途径。
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完成进度（45%）有机相变储能材料及其复合化研究进展随着全球经济的高速发展,全球性的能源短缺越来越凸显。
相变储能材料因为可以循环使用能量、大幅提高能源的利用率而受到高度关注,并被广泛应用到太阳能、废热回收、服装、控温、工程保温隔热材料等各个领域[1~4 ] 。
而近期研究的热点是有机相变储能材料。
本文详细介绍了有机相变储能材料的特点、复合化方法以及测试表征技术方面的研究进展。
1 有机相变储能材料1. 1 有机相变储能材料和无机相变储能材料的比较早期对相变储能材料的研究大多集中在价格低廉且易得的结晶水合物,但是渐渐发现结晶水合物在相变过程中会出现过冷现象,而且熔融不均一,这就导致在循环使用过程中出现无规变化或物质的逸出。
因此具有低挥发性的无水有机物开始受到重视。
虽然有机相变储能材料的储热能力相对较低,但很好的克服了无机相变储能材料固有的缺陷[5 ] ,如下表所示。
有机与无机相变储能材料的比较[6 ]1. 2 常用的几种有机相变储能材料能作为有机相变储能材料的有机物主要是直链烷烃、酯类、醇类、脂肪酸及其衍生物。
现在,被认为最有发展前途的有机相变储能材料是石蜡类、聚乙二醇、脂肪酸和十二醇。
1. 2. 1 石蜡类石蜡类相变材料作为提炼石油的副产物,来源丰富,价格便宜,使其成为最常用的相变储能材料。
但石蜡作为相变储能材料还存在不足之处: (1) 热导率低; (2) 与塑料的相容性差; (3) 易燃。
石蜡类相变材料的相变温度和溶解热会随着其碳链的增大而增大。
为了提高石蜡的热导率常添加一些热导率高的物质或者将石蜡封装成微小颗粒。
1. 2. 2 聚乙二醇不同分子量的聚乙二醇的相变温度也不同,但一般处在45～70 ℃的范围内。
柳乐仙等[7 ] 对不同分子量的聚乙二醇的相变热性能做了系统的研究,研究表明,分子量在4000 ～15000 范围之间的聚乙二醇最适宜做相变储能材料。
以聚乙二醇做相变储能材料最突出的优点是可根据需要选定特定的分子量范围以得到合适的相变温度。
1. 2. 3 脂肪酸脂肪酸中常用做相变储能材料的是十八酸(硬脂酸) 、十六酸(棕榈酸) 、十四酸(豆蔻酸) 、十二酸(月桂酸) 4 种。
Sair 等[8 ]对脂肪酸进行了热稳定性的鉴定,使脂肪酸经受不同次数的循环及加速循环测试,再利用DSC 测其相变温度及相变焓。
结果表明,在经历120 、560 、850 、1200 次的循环后,相变温度的变化范围为0. 07～7187 ℃,相变焓的变化为- 1. 0 %～ - 27. 7 %。
综上所述,脂肪酸具有很好的热稳定。
第9 期陈中华等:有机相变储能材料及其复合化研究进展性,是适合用做相变储能材料的。
但是,随着循环次数的增加,相变焓的降低是不规律的。
1. 2. 4 十二醇(dodecanol)十二醇的突出优点是具有适宜的相变温度和很高的相变焓,而且通过共混可得低温相变材料。
李志广等[9 ] 利用步冷曲线法研究了十二醇与脂肪酸二元体系的相变温度,分别绘制了十二醇与5 种常见脂肪酸的二元T - X相图,所有的体系均具有最低共熔点,其共同特点是在最低共熔点处具有和纯物质相似的性质,能够同时析出两种固体成分,而温度保持不变。
正是这一特点,使其可以成为具有很好可逆性的相变储能材料。
这些体系的最低共熔温度均低于20 ℃,尤其是十二醇2癸酸体系最低共熔点低于10 ℃,为低温相变储能材料的应用提供了基础。
当然如果采用不同于最低共熔点的组成,那么可以得到更宽的温度范围,该类相变储能材料的应用范围得到扩展。
2 复合相变储能材料的制备方法[ 10 ]为防止相变储能材料的泄露,必须对其封装,使相变材料发生相变时,其外形保持稳定的形状而不变[11 ] ,才可将相变储能材料用于实际应用。
定形技术主要有插层法,微胶囊法,溶胶凝胶法,化学接枝法和熔融/ 溶液共混法。
2. 1 插层法插层法是利用层状无机物作主体,将相变储能材料作为客体插入层状主体中制得复合相变储能材料。
利用插层法制备定形相变储能材料是目前研究较多的一种方法,其优点是制备工艺简单、使用方便,缺点是由于插层制备的封装程度和封装效率较低,因此对使用环境要求相对苛刻。
李忠等用熔融插层法将棕榈酸、癸酸被有效的密封在蒙脱土层间,制得了具有良好储热性能和稳定形状的复合相变储能材料。
2. 2 微胶囊法微胶囊法(又称微封装法) 是将相变储能材料包裹在具有稳定外形的微胶囊内,可直接加工成型,使用安全方便[10 ] 。
微胶囊相变储能材料在保持相变储能的优点之外,还极大的弥补了有机相变储能材料热导率低的缺点[4 ] ,因此具有很好的发展前景。
Eun 等[4 ] 以乳液聚合的方法制备交联的聚氨酯乳胶粒,再将正十八烷滴加到乳液中,在乳化剂和搅拌器的作用下,正十八烷分散到聚氨酯的交联体系中,从而得到了具有相变储能性能的乳液,可将乳液直接涂到尼龙纤维织物上,这可以很好的改善织物的触摸手感。
Chu 等[14 ]利用微胶囊技术制备出恒温胶粘纤维并已申请专利。
2. 3 溶胶2凝胶法溶胶2凝胶法最常见的是硅溶胶对相变储能材料的封装。
就是以正硅酸乙酯为前驱体,乙醇为溶剂,在机械搅拌和盐酸的催化作用下,同时发生水解和交联得到硅溶胶,再经陈化过程,形成三维网络结构即得到凝胶。
这种三维网络结构形成了具有一定空间和尺寸的“笼结构”。
将相变储能材料加入到反应体系中,则相变储能材料能被有效的缚束在“笼结构”中,即使在液体状态下也不易泄漏。
该反应条件温和,常温常压下即可制备,因此有很好的发展前景。
Deng、吕刚等分别利用该技术研制出热性能稳定的聚乙二醇/ 二氧化硅和十二醇/ 二氧化硅复合相变储能材料。
2. 4 化学接枝法化学接枝法是一类重要的定形相变储能材料制备方法。
其原理是通过高分子反应, 将相变储能材料接枝在熔点较高的大分子上,使其失去宏观流动性。
利用化学接枝法制得的复合相变储能材料的显著优点是具有很好的热稳定性,材料本身可以直接加工成型,使用简单;缺点是热导系数低,不利于储放热的快速响应;同时作为骨架的大分子,对体系中起储放热作用的支链而言是一种杂质,破坏了支链结晶的完整性,一方面使相变储能材料的相变焓降低,另一方面又使复合材料的结晶在较低温度下就能被破环,相变温度降低。
姜勇等[17220 ]对使用化学接枝法制备固- 固相变储能材料进行了一系列大量的研究。
他们将具有固- 液相变性质的聚乙二醇和作为骨架结构的纤维素材料进行接枝反应,合成出一种具有固2固相变性能的新型纤维素/聚乙二醇相变储能材料。
王艳秋等[21 ]利用化学合成法制备出热稳定提高,热滞后性减小的聚乙二醇/ 涤纶固2固相变储能材料,最大相变焓可达112. 02J / g。
2. 5 熔融/ 溶液共混法利用相变物质和基体的相容性,溶解在同一种溶剂(或熔融) 后混合在一起,制成组分均匀的储能材料,此种方法比较适合制备工业和建筑用低温的定形相变材料。
Sari 等[22224 ]利用溶液共混法制备复合相变储能材料,对一系列的脂肪酸和树脂进行了系统的研究,制备方法是将脂肪酸和树脂分别溶解到氯仿中,再将脂肪酸溶液逐滴滴加到丙烯酸溶液中,在室温下使氯仿挥发即得到定性相变储能材料。
并利用红外谱图,DSC 曲线等验证了制备的复合材料具有很好的兼容性,热性能,及可循环使用性。
3 复合相变储能材料的测试表征3. 1 复合相变储能材料的热性能测试复合相变储能材料的热性能主要包括储能温度范围,储能密度,导热系数,热稳定性和耐热性等。
储能材料的储能温度范围及储能密度是储能材料的最重要的两个指标,测试仪器常用DSC。
用DSC 测试复合相变储能材料,一方面从DSC 曲线中的吸收峰所在的位置可以验证相变储能材料的存在和复合材料的相变温度;另一方面从吸收峰的面积可知材料相变焓,而且通过复合材料和纯相变储能材料的相变焓(J / g) 做比较,还可以推算出复合相变材料中相变储能材料的质量分数(化学接枝法制备的复合相变材料除外) 。
当相变储能材料和大分子基体的分解温度差别很大时,也可以通过TG 测试得知相变储能材料在复合材料中的含量。
但是在DSC 测量中,所用试样尺寸很小,样品的过冷现象特别严重,析出程度大大降低,因此为了解复合相变储能材料在工程应用中的特性,热分析法( TA) 同样非常重要[25 ] 。
热稳定性是指复合储能材料在工作温度下经历一定次数的热循环后各项热性能的保留率,是复合材料使用寿命的重要指标。
其表征方法是进行热循环实验。
用DSC 测定储能温度和储能密度与热循环次数之间的关系,在经历一定次数热循环之后,储能温度和储能密度变化越小则表明热稳定性越好。
3. 2 复合相变储能材料的泄露测试相变储能材料封装的好坏,有无泄漏问题直接关系复合相变储能材料的使用寿命,是考查复合材料的重要标准之一。
复合相变储能材料的泄露问题主要从两方面考查: (1) 将复合相变储能材料置于合适的温度(略高于相变储能材料的熔点,低于其沸点,以保证相变储能材料处于液态但不至于蒸发) 烘烤24h ,观察有无液体泄露[7 ] ; (2) 将复合材料置于工作温度经历一定次数的热循环后,观察有无液体泄露[22 ] 。
3. 3 相变储能材料化学稳定性的测试为了确定相变储能材料和封装物质没有发生化学反应,可以分别对相变储能材料,封装物质及复合材料做红外测试,然后比较三者红外谱图。
若没有发生化学反应,则复合材料的红外谱图应是相变储能材料和封装物质的红外谱图的加和,不能有多余位置的峰。
王立新等[26 ]以三聚氰胺2甲醛为壁材,十二醇为囊芯,采用原位聚合法制备了相变储热微胶囊,为确定囊芯和壁材是否发生化学反应,分别测试壁材,囊芯和微胶囊的红外谱图并加以比较,最终根据几个特征峰加以判断囊芯和壁材没有发生化学反应。
3. 4 复合相变储能材料微观结构测试扫描电子显微镜(SEM) 可以直观的观察微胶囊的微观结构。
一方面可以观察微胶囊的表面是否光滑,是否存在缺陷,这些是对微胶囊封装相变材料好坏的最直观的表现,直接关乎相变材料是否会发生泄露;另一方面可以观察相变储能微胶囊在复合材料中的分散是否均匀。
后一项性能也可以通过透射电子显微镜( TEM) 进行观察。
王立新等[27 ]对合成的微胶囊施加1. 96 ×105 Pa 的压力,从扫描电镜照片中观察微胶囊的形态,微胶囊只是产生了凹陷,并未发生破裂,证明了所得的微胶囊具有相当的强度。
3. 5 微胶囊粒径及其分布的测定相变储能微胶囊的变化范围非常宽,与制备方法紧密相关。
而相变储热微胶囊粒径大小及其分布直接影响材料的传热和加工性能,因此必须测试微胶囊的粒径及其分布[28 ] 。
乳液状态下的微胶囊可以通过激光粒度仪直接测其粒径及其分布。
干燥后的固体微胶囊可以通过SEM 测试来获取微胶囊的粒径及其分布。