有机储能材料的合成及其应用
金属有机骨架材料的合成及应用研究

金属有机骨架材料的合成及应用研究金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新型多孔材料,在吸附、储能、催化等领域展现出巨大的应用潜力。
本文将对金属有机骨架材料的合成方法以及其在各个应用领域的研究进展进行探讨。
金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体通过配位作用形成的结晶材料。
它们具有高度可调性,在结构设计上具有十分灵活的特点,可以通过改变金属离子的类型和有机配体的结构来调控材料的性质。
因此,MOFs在各种领域的应用研究中受到了广泛关注。
首先,我们将讨论金属有机骨架材料的合成方法。
目前,合成MOFs的常用方法主要包括溶剂热法、水热法、气相法等。
其中,溶剂热法是最常用的合成方法之一,它通过在高温下控制金属离子和有机配体的反应,在溶剂的作用下形成MOFs晶体。
水热法则是利用高温高压水环境下金属离子和有机配体的反应生成MOFs晶体。
气相法则是通过气相沉积或气相浸渍的方式,在气相环境中合成MOFs材料。
这些合成方法在各自特点和适用范围上存在差异,研究人员可以根据具体需求选择适当的方法。
接下来,我们将介绍金属有机骨架材料在各个领域的应用研究进展。
首先是吸附领域,MOFs由于其大比表面积和高孔隙度,在气体吸附和分离、催化剂载体等方面展现出了优异性能。
例如,MOFs可以作为吸附剂用于CO2捕获和储存,具有重要的环境应用价值。
此外,MOFs也可以用于吸附和分离稀有气体、有机物和水蒸气等。
其次是储能领域,MOFs在氢储存和锂离子电池领域具有广阔的应用前景。
MOFs的多孔结构可以提供大量的储氢位点,有效提高氢气吸附和解吸速度,从而提高储氢性能。
对于锂离子电池而言,MOFs可以用作电极材料或者负载材料,提高电池的储能效率和循环稳定性。
此外,MOFs还在催化领域发挥着重要的作用。
MOFs具有可调控的孔径和通道,可以提供理想的反应环境和高效的质子传递路径,从而提高催化活性和选择性。
MOFs可以用作催化剂或者催化剂载体,应用于环境污染修复、有机合成、能源转化等领域。
新型气凝胶材料的合成及其在储能领域中的应用研究

新型气凝胶材料的合成及其在储能领域中的应用研究近年来,关于新型气凝胶材料的合成及其在储能领域中的应用研究日益火热。
气凝胶材料具有很高的比表面积和孔隙度,能够有效地储存大量的气体或液体分子。
在储能领域,气凝胶材料可以作为储氢材料、储电材料、储热材料等,具有重要的应用前景。
一、气凝胶的基本概念和特点气凝胶是由固态凝胶转变为气态的一种材料,具有高度的孔隙度和比表面积。
气凝胶可以用于吸附、分离、过滤、催化等领域,也可以用于制备传感器、储氢材料等。
气凝胶的合成是一个复杂的过程,需要控制凝胶的结构、孔径和孔隙分布等参数。
常用的气凝胶制备方法包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、湿法法等。
气凝胶材料的主要特点包括:1. 高度的孔隙度和比表面积,具有极高的吸附能力。
2. 微观结构可以通过精确控制制备条件来调控,并可通过控制化学成分,来改变气凝胶的化学和物理性质。
3. 几乎所有的材料类型,如无机、有机、高分子材料,都可以制备成具有气凝胶性质的材料。
4. 极小的孔径可以使气凝胶材料有效地去除或过滤微小的分子,例如过滤PM2.5的颗粒物。
二、气凝胶材料在储氢领域中的应用氢气是一种绿色、清洁的能源,但其密度很低,储存问题一直是制约其应用的关键。
气凝胶材料通过其高度的孔隙度和比表面积,可以有效地储存大量的氢气分子。
同时,气凝胶材料的孔径可以根据需要进行精确的调整。
通过调整气凝胶孔径的大小,可以实现不同程度的吸氢/脱氢速率,从而满足不同的应用需求。
随着氢能技术的快速发展,气凝胶材料的研究和发展也得到了广泛关注。
三、气凝胶材料在储电领域中的应用电池和超级电容器等储能材料是现代社会不可或缺的能源存储和转换设备。
使用气凝胶材料制备储能材料,可以有效地提高电化学反应速率、扩大电极表面积和提高能量密度。
气凝胶材料作为储电材料可以通过其高度的孔隙度和比表面积来实现大量的电量储存。
气凝胶材料还具有可调谐的孔隙结构和大量的活性位点,可大幅提高电催化性能,从而提高储电材料电容性能。
聚乙二醇相变储能

聚乙二醇相变储能一、引言相变储能是一种新型的储能技术,可以将能量以相变的形式存储和释放。
聚乙二醇(Polyethylene Glycol,简称PEG)是一种常用的相变储能材料。
本文将详细探讨聚乙二醇相变储能的原理、应用以及未来发展方向。
二、聚乙二醇相变储能的原理聚乙二醇是一种具有相变特性的有机化合物,其在特定温度范围内可以发生相变,从固态转变为液态或从液态转变为固态。
在相变过程中,聚乙二醇会吸收或释放大量的热量,实现能量的存储和释放。
聚乙二醇相变储能的原理可以归结为以下几点:1.热量吸收:当聚乙二醇从固态转变为液态时,吸收的热量可以被储存起来。
这是因为相变过程中,聚乙二醇的分子结构发生改变,需要吸收热量来克服分子间的相互作用力。
2.热量释放:当聚乙二醇从液态转变为固态时,释放的热量可以被提取出来供给外部使用。
相变过程中,聚乙二醇的分子结构再次发生改变,释放出之前吸收的热量。
三、聚乙二醇相变储能的应用聚乙二醇相变储能具有广泛的应用前景,以下是几个典型的应用领域:3.1 热能储存聚乙二醇相变储能可以用于热能的储存。
在太阳能发电系统中,可以利用聚乙二醇相变储能来存储白天收集到的太阳能,然后在夜间释放热能供给家庭供暖或热水使用。
3.2 温度调节聚乙二醇相变储能可以用于温度调节。
在建筑领域,可以利用聚乙二醇相变储能来调节室内温度,提高能源利用效率。
通过将聚乙二醇相变材料应用于墙体或地板,可以吸收室内过剩热量,并在需要时释放热量,实现室内温度的自动调节。
3.3 热能回收聚乙二醇相变储能可以用于热能回收。
在工业生产过程中,很多热能以废热的形式被排放掉。
利用聚乙二醇相变储能技术,可以将废热吸收并存储起来,然后在需要时释放热能供给其他工业过程使用,提高能源利用效率。
四、聚乙二醇相变储能的未来发展方向聚乙二醇相变储能作为一种新兴技术,还有很大的发展空间。
以下是几个聚乙二醇相变储能的未来发展方向:4.1 材料改良目前使用的聚乙二醇相变储能材料的相变温度范围较窄,需要进一步改良材料的性能,使其适用于更广泛的温度范围。
储热材料及其应用

储热材料及其应用文章介绍了储热的主要分类及其原理,对存储材料分类,说明各类材料的特点。
介绍了储热材料在工程中的应用和发展。
标签:存储材料;蓄能;蓄冷/热引言能源和环境问题的日益严重迫使人们不断开发清洁能源能源。
风能、太阳能、地热能、生物能、海洋能等不断被人们开发研究。
储热介质是一种能够储存能量并提高能源利用率起到环境保护作用的物质。
储热介质为储热技术的核心,人们对其研究也在不断深入。
储热技术已在太阳能利用、电力调峰、工业废热和余热的回收利用中广泛应用。
1 储热方法及储热材料1.1 显热存储显热存储是指储热材料随着温度的升高或降低而吸热或放热的现象。
显热存储介质普遍存在易得、化学性质稳定,但温度波动大。
根据显热存储介质的形态可分为液体显热存储介质和固体显热存储介质。
液体显热存储介质有乙醇、丙醇、丁醇异、丁醇辛烷和水。
当储热温度较高时高压容器的费用很高,水则不适合做为存储介质。
固体显热存储介质主要有岩石土壤金属类以及无机氧化物类。
固体显热存储介质不和其他物质发生反应、不易腐蚀、便宜易得。
固体显热存储主要有岩石床储热器和地下土壤储热器。
1.2 潜热存储潜热存储是指物质由固到液、液到气或由固到气时吸收相变热,逆反应时释放相变热。
按化学组成分为有机物类和无机物类。
无机物类储热密度大、腐蚀性小、成本低,是目前固-液存储主要的研究方向。
广泛用于废热、余热回收和太阳能相变储能。
无机物类分为水和盐类和熔盐类。
水和盐类主要应用于中低温相变存储,其融化热大、热导率高、体积变化小。
但因其易出现过冷和分层现象要加入防过冷剂和防相变分离剂。
常用的无机水和盐相变材料主要有硫酸钠水合盐、三水醋酸钠等。
常见的熔盐是硝酸盐、碳酸盐、氯化物和氟化物。
其缺点是热导率低和腐蚀严重。
有机相变材料在固态时易成型、腐蚀性小、化学性质稳定、便宜易得、不易出现过冷和分层。
有机相变材料主要分为石蜡、酯酸类、多元醇类。
石蜡的分子式为CnH2n+2,它由直链烷烃混合而成。
有机相变储能材料

有机相变储能材料一、脂肪烃脂肪烃是一类由碳和氢元素组成的化合物,其化学结构特点是碳原子之间以单键相互连接。
在相变储能材料领域,脂肪烃通常用作固态热能存储介质。
一些常见的脂肪烃包括正十二烷、正十六烷等。
二、芳香烃芳香烃是一类具有环状结构的烃类,其特点是具有特殊的气味。
在相变储能领域,芳香烃如苯、甲苯等也常被用作固态热能存储介质。
三、醇类醇类是一类含有羟基(-OH)的有机化合物,其化学性质较为活泼。
在相变储能材料中,醇类如甲醇、乙醇等常被用作液态热能存储介质。
四、酯类酯类是一类含有酯基(-COO-)的有机化合物,其在化学反应中可以表现出一定的酸或碱的性质。
在相变储能材料中,酯类如乙酸乙酯、乳酸丁酯等也常被用作液态热能存储介质。
五、醚类醚类是一类由氧原子连接两个烃基的有机化合物,其通常具有低沸点、低毒性和低导电性等特点。
在相变储能材料中,醚类如乙醚、丙醚等也常被用作液态热能存储介质。
六、酸类酸类是一类化合物,其特点是具有酸性,可以与碱发生反应。
在相变储能材料中,酸类如硫酸、磷酸等也常被用作液态热能存储介质。
七、胺类胺类是一类含氨基(-NH2)的有机化合物,其通常具有碱性,可以与酸发生反应。
在相变储能材料中,胺类如乙胺、丙胺等也常被用作液态热能存储介质。
八、酰胺类酰胺类是一类含有酰胺基(-CO-NH2)的有机化合物,其通常具有较好的溶解性和稳定性。
在相变储能材料中,酰胺类如丙酰胺、丁酰胺等也常被用作液态热能存储介质。
九、聚合物聚合物是由多个单体分子通过聚合反应形成的具有高分子量的化合物。
在相变储能材料中,聚合物通常用作固态热能存储介质,如聚乙烯、聚丙烯等。
聚合物的优点在于其良好的化学稳定性、较高的熔点和较低的成本等。
十、其他有机化合物除了上述提到的有机化合物外,还有一些其他类型的有机化合物也被用作相变储能材料。
这些化合物包括多种类型的烃、醇、酯、醚、酸、胺和酰胺等。
这些化合物的熔点范围广泛,可用于不同温度范围的相变储能应用。
生物储能材料开发及应用前景

生物储能材料开发及应用前景 科技的不断发展给我们带来了许多便利,但也带来了对能源的巨大需求。为了解决能源需求的问题,人们开始探索并开发各种新型储能材料。其中,生物储能材料作为一种环保、可再生的能源存储方式,正在受到越来越多的关注。本文将介绍生物储能材料的开发情况,以及其在能源储存和应用方面的前景。
生物储能材料是指能够将生物能转化为可存储和释放的能量的材料。这些材料多缘于天然的生物体,或通过仿生合成制得。生物储能材料有许多种类,包括生物燃料电池、生物质能储存材料和生物太阳能储存材料等。本文将重点介绍生物燃料电池这一领域。
生物燃料电池是一种将生物可转化为电能的设备。其中最常见的是微生物燃料电池(MFC),它利用微生物的代谢过程将有机物氧化成为电子,进而产生电能。相比传统的化石燃料,微生物燃料电池更加环保、可再生,并且无需外部供电。因此,它成为了开发可持续能源的重要途径之一。
生物燃料电池的应用领域非常广泛。首先,它可以在无电源的环境下提供电力。在无法接入电网的地方,如偏远地区、野外露营地等,微生物燃料电池可以作为一种独立的电力供应方式。其次,生物燃料电池还可以应用于一些微型设备和传感器中,如医疗和环境监测设备。由于微生物燃料电池可以利用有机废物产生电能,因此可以通过与废物处理设备的结合,实现废物的处理和能源的回收。此外,生物燃料电池还具有潜在的应用于移动电子设备的能力,如智能手机和手持设备。
虽然生物储能材料在能源储存和应用方面具有巨大的潜力,但目前仍存在一些挑战和问题需要解决。首先,生物储能材料的能量密度较低,即单位体积或质量的能量存储量有限。这一问题限制了生物储能材料在某些高能耗场景的应用。其次,生物储能材料的寿命和稳定性仍然需要改进。由于微生物代谢的复杂性,生物燃料电池的效率可能会随时间的推移而下降。此外,生物燃料电池在温度和湿度等环境条件变化时也可能受到影响。因此,需要进一步研究和改进材料的结构和性能,以提高生物储能材料的稳定性和可靠性。
eu-mof材料的制备方法 -回复

eu-mof材料的制备方法-回复Eumof材料是一种非常重要的电子材料,具有广泛的应用潜力。
它是一种金属有机骨架材料(MOF),具有高度可调节的孔隙结构和表面功能性。
在电子器件中,Eumof材料可以用作电子传输材料、储能材料和催化剂。
本文将详细介绍Eumof材料的制备方法。
2. 材料的准备首先,我们需要准备一些材料来制备Eumof。
主要的原料包括金属离子、有机配体和溶剂。
金属离子可以根据所需的最终MOF材料的性质选择。
常用的金属离子包括铜离子、锌离子和铝离子。
有机配体可以是包含氮、氧、硫等杂原子的有机化合物,如苯二酸、咪唑等。
溶剂主要用于制备反应体系和促进反应的进行。
3. 反应体系的设计设计适合的反应体系非常重要,可以对MOF材料的形态和结构产生重要影响。
一般来说,反应溶液中金属离子和有机配体之间的配比、反应温度和pH值等都需要考虑。
4. 溶剂热合成法制备Eumof溶剂热合成法是制备MOF材料常用的一种方法。
首先,在一个容器中将金属离子和有机配体按一定的摩尔比混合。
然后,将混合物用溶剂溶解,并在一定的温度和时间下进行反应。
反应后,产物通过离心、洗涤和真空干燥等步骤进行纯化和收集。
5. 水热合成法制备Eumof水热合成法是另一种制备MOF材料的常用方法。
首先,在一个反应容器中将金属离子和有机配体按一定的摩尔比混合。
然后,加入适量的水作为反应介质,并在高压和高温下进行反应。
反应后,产物通过过滤、洗涤和干燥等步骤进行纯化和收集。
6. 其他制备方法除了溶剂热合成法和水热合成法,还有其他一些方法可以制备Eumof材料。
例如,蒸发法、溶剂功率耗散法、化学气相沉积法等。
这些方法各有特点,可以根据需要选择合适的方法。
7. 总结Eumof材料的制备方法多种多样。
根据具体的需求和实验条件,可以选择合适的方法进行制备。
在实际操作中,需要注意反应条件、溶剂选择和纯化等步骤,以获得高质量的Eumof材料。
未来,随着制备技术的不断进步,Eumof材料将在电子器件等领域发挥更大的作用。
有机无机杂化材料的合成和应用

有机无机杂化材料的合成和应用一、引言有机无机杂化材料是指含有有机和无机组分的化合物或复合材料,利用他们两者的优点相互补充,形成一种新型的材料,具有多种应用。
本文将首先介绍有机无机杂化材料的合成方法,然后探讨它们在不同领域中的应用。
二、有机无机杂化材料的合成方法有机无机杂化材料的合成方法主要分为三种:溶胶-凝胶法、水热法和自组装法。
(一)溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种重要的制备有机无机杂化材料的方法。
该方法通过将固体物质分散在液体中形成溶胶,进一步通过加热或蒸发使物质凝胶化,并辅以后处理工序(如煅烧)来制备杂化材料。
溶胶-凝胶法有很高的控制性和可重复性,可以保证得到均匀的杂化材料。
(二)水热法水热法是制备有机无机杂化材料的一种绿色方法。
在水热反应的条件下,可以通过控制反应时间、 pH 值、金属源浓度等条件来调节纳米杂化材料的形貌和结构。
另外,水热法由于无需特殊的设备,易于实现大规模制备,因此在工业化生产中具有应用前景。
(三)自组装法自组装法是通过引导分子间的相互作用力而自组装成杂化材料的一种方法。
常见的自组装法有几何膜自组装法、电吸附法和层层自组装法等。
这种方法可以制备出高度有序、结构稳定、具有特殊功能的杂化材料。
三、有机无机杂化材料的应用1.光电学领域有机无机杂化材料因其独特的光电性质而在光电学领域得到广泛应用。
例如,将金属卟啉等有机物与二氧化硅等亲水性无机材料结合形成的有机无机复合材料,具有优良的荧光性能,可用于化学传感、图像传感和药物生物探测等领域。
2.催化领域有机无机杂化材料的吸附性能和空间结构可用于催化剂制备,成为新型催化剂的研究热点。
例如,将金属离子与有机物自组装形成的金属有机骨架材料,具有高效的催化活性和选择性,可用于多种反应催化。
3.传感器和储能器领域有机无机杂化材料在传感器和储能器领域具有潜在的应用。
例如,将纳米二氧化钛与稳定的有机分子结合形成的有机无机杂化材料,可用于高性能锂离子电池制备。
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有机储能材料的合成及其应用
随着全球经济的高速发展,全球性的能源短缺越来越凸显。近年来,相变储
能材料(phase change material,PCM)成为国内外能源利用和材料科学方面研究的
热点。相变储能技术可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,因而是提高能
源利用率的有效手段。发达国家在推广应用相对比较成熟的储能技术的同时,纷
纷投入巨资开发新的储能技术和储能材料,以期不断提高其技术性能、经济性和
可靠性。我国也在这方面进行了积极的研究并取得了较大的成果。相变储能材料
是指在其物相变化过程中,可以从环境吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量,从
而达到能量的储存和释放的目的。利用此特性,在太阳能利用,电力的“移峰填
谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域制造出各种
提高能源利用率的设施,同时由于其相变时温度近似恒定,可以用于调整控制周
围环境的温度.并且可以多次重复使用。由于相变材料的应用十分广泛,它已成
为一种日益受到人们重视的新材料,并已对其开始了实用性试验。本文详细介绍
了有机相变储能材料的特点、合成方法以及应用前景。
1有机储能材料的特点及分类:
有机类相变材料常用的有高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或盐类、醇类、芳香
烃类、芳香酮类、酰胺类、氟利昂类和多羟基碳酸类等,另外高分子类有聚烯烃
类、聚多元醇类、聚烯醇粪、聚烯酸类、聚酰胺类以及其它的一些高分子,其中
典型的有尿素、CnH2n+2、CnH2n、C10H8、CFC、PE、PEG、PMA、PA等。一般说来,同系
有机物的相变温度和相变焓会随着其碳链的增长而增大,这样可以得到具有一系
列相变温度的储能材料,但随着碳链的增长,相变温度的增加值会逐渐减小。由
于高分子化台物类的相变材料是具有一定分子量分布的混台物,并且由于分子链
较长,结晶并不完全,因此它的相变过程有一个熔融温度范围。
有机类相变材料具有固体成型好、不易发生相分离及过冷现象、腐蚀性较小、
性能稳定等优点。将几种有机物配合成二元或多元相变材料,也可将有机物与无
机物复合,从而得到合适的相变温度及相变热,以弥补不足.得到性能更好、更
适合于应用的相变材料。目前,为了克服固一液相变储热材料流动性的缺点,出
现了一大类形状稳定的固-液相变材料,即在相变时,外形可以保持固体形状,不
使其流动。这类材料主要是在有机类(工作物质)储能材料中加入高分子树脂类(载
体基质),如聚乙烯、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯筹,使它们熔融在一起或采用物理
共混法和化学反应法将工作物质灌注于载体内制备而得。如以刚性的二醋酸纤维
索(CDA)链为骨架,接枝聚乙二醇(PEG)柔性链段,得到有固-固相变性能的网状储
能材料,但这类材料存在着储能能力下降,机械性能下降等矛盾。
2有机储能材料的合成方法:
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,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。
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。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,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[14j利用微胶囊技术制备出恒温胶粘纤维并
已申请专利。
2.3溶胶一凝胶法
溶胶一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i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。
姜勇等对使用化学接枝法制备固一固相变储能材料进行了一系列大量的研
究。他们将具有固一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。合成出一种具有固一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/涤纶圊
一固相变储能材料,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等一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有机储能材料的应用:
有机相变储能材料具有稳定性好、腐蚀性小、温度可调控等优点,目前主要应用
于中低温相变储能领域,如建筑节能和纺织领域。
3.1 有机相变储能材料在建筑节能领域中的应用
在当代社会,怎样在人的舒适度、能耗、环境中找到合理的平衡点已成为建筑设
计与节能领域的永恒主题。而利用相变储能建筑材料可有效利用太阳能来蓄热或
电力负荷低谷时期的电力来蓄热或蓄冷,使建筑物室内和室外之间的热流波动幅
度减弱、作用时间被延迟,从而降低室内的温度波动,提高舒适度。 应用于此领
域的相变材料必须满足以下要求:相变温度在20~30℃之间;安全、不易燃(可
以添加一些阻燃剂——有机含卤化合);对环境无害、低毒、价格低廉。长久以来,
它主要集中在石蜡上,主要应用在PCM太阳能吸热壁、PCM墙板、PCM百叶窗、PCM
地热系统和PCM天花板等方面。
近几年来又出现了一些新兴的相变材料,Hed 等将相变材料储存在空气热交换器
内,利用相变材料吸收白天的热量,在夜晚释放,以缩小室内昼夜温差。Schossig
等将微胶囊相变材料与常规建筑材料混合来改善建筑内部的热舒适性。Karaipekl
等将癸酸、十四酸、膨胀珍珠岩、膨胀石墨共混,得到了一种很好的建筑节能材
料。癸酸-十四酸共混物质量分数在 55%以下时,相变时无泄露;此复合材料的熔
点和凝固点分别为21.70℃和20.70℃,熔化和凝固的相变焓为85.40 kJ/kg 和
89.75 kJ/kg;热循环了 5 000次,结果表明它很稳定;当膨胀石墨的质量分数为
10% 时,热传导率增加了58% ,这一切都表明它很适合做建筑材料。
3.2 有机相变储能材料在纺织领域中的应用
在服装中加入相变材料可以维持服装内温度的稳定,提高服装的保温性能。应用
于此领域的相变材料必须满足以下要求:熔化温度在15~35℃之间,有较大的
相变焓,熔点和凝固点间温差较小;对环境无害、低毒、不易燃;熔化凝固循环
时材料稳定、传热性大、实用性高、价格低廉。 常用的有石蜡、聚乙二醇、脂肪
酸及其共融体系。Zhang 等将自制的包含 2%~24% 正十八烷相变材料的微胶囊熔
纺于聚丙烯纤维中,研究发现微胶囊的加入量为20% 时,纤维的热焓、拉伸强度
和应变强度分别是11 kJ/kg、1.8cN/dtex和30.2%,这种熔纺纤维可以被用于织
物材料的生产。张兴祥等以正十九烷、正二十烷以及正十八烷微胶囊为原料,采
用熔融复合和溶液纺丝工艺制备微胶囊相变材料(质量分数 20% 以上)的蓄热
调温纤维,结果表明,相变材料微胶囊和聚丙烯腈-偏氯乙烯共聚物混合后进行溶
液纺丝制成的腈氯纶纤维具有良好的可纺性,热效率和热稳定性很高。 除此之外,
有机相变储能还用到其他一些领域,如含有相变储能材料的沥青路面或混凝土可
以防止桥梁结冰;相变储能技术可以用于缓解电子芯片(如CPU )的尖峰热负荷;
相变材料可用在医疗保健和日常生活用品中(如保暖服装、电器防热外壳、保鲜
盒、保温盒、取暖器、储能炊具);相变材料还可以应用在航空航天器材和军事上。
总之,相变储能技术的应用领域是相当广泛的。