硬脂酸-硬脂酰胺共晶储能材料

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1、硬脂酸-硬脂酰胺共晶储能材料∗李玉蓉，焦庆影，夏定国（北京工业大学环境电化学实验室，北京100022）摘要：相变材料（PCM）是解决能源供需矛盾的一酸（正十八酸）两种酸的混合物；而由工业硬脂酸胺类新型的清洁廉价能源；硬脂酸、硬脂酰胺均为廉价化制得的硬脂酰胺也同样是两种酰胺的混合物（正十易得的化工产品。本文以DSC测试分析了这两种物六酰胺与正十八酰胺）。本文主要研究探讨了硬脂酸质及其混合体系的相变过程，并分别绘出了加热、冷与商品级硬脂酰胺的热性质及其二元体系作为PCM却过程的固-液相图。相图显示该两种物质有一明显的可能性。的共晶线。实验测得其共晶点组成（硬脂酸质量百分2实验数）在0

2、.75，共晶相变温度在61.20℃，相变焓160.916J/g；其低共熔混合物的组成及温度与理论计2.1药品算值较为接近。实验测得硬脂酸质量比为0.75时的硬脂酸（SA）：北京化学试剂公司，化学纯（AR）；二元体系具有较高的相变焓和较窄的相变峰，无毒、硬脂酰胺（SM）：由北京实达丰商贸有限公司从荷兰无腐蚀性，是比相同熔点的石蜡更好的相变材料。进口，商品级，纯度99%。上述药品使用时均未经进关键词：相变材料；储能；共晶；硬脂酸；硬脂酰胺一步提纯。中图分类号：TB34文献标识码：A2.2实验仪器和方法文章编号：1001-9731（2004）增刊热力学测量仪器为美国PerkinElme

3、r公司的1引言PyrisDiamondDSC；每次测试用万分之一的电子天平取样5～10mg，压在铝皿中；升温和冷却速率均为相变材料（PCM）是利用其潜热来实现热能的5K/min；测试氛围为普氮，通过高纯氮机械制冷来储存和释放，是解决能源供需矛盾的一类新型的清洁控制样品的冷却过程。廉价能源；目前已被广泛地应用于太阳能利用、建筑SA/SM二元体系的制备是通过万分之一的电子[1]空调、保温服装等方面。当前研究的相变材料中用天平按比例准确称量，在玻璃烧杯中敞口熔融，熔融于废热回收、建筑供暖等环节所需的中温材料种类较温度控制在100℃以下；熔体自然冷却后，研磨待用。少。目前，这类PCM主要

4、为水合无机盐及工业石蜡。3结果及分析水合无机盐有高的相变焓和导热性，但存在严重的过冷与相分离，且具腐蚀性，对容器要求高；而工业石3.1纯组分蜡熔程宽、相变焓小、导热性差。硬脂酸、硬脂酰胺硬脂酸、硬脂酰胺的物化性质见表1。硬脂酸、都是应用广泛、价廉易得的化工原料，其相变焓大，硬脂酰胺在常温下均为固体。在通常条件下，硬脂酸但它们的相变温度均偏高，因而很少单独作为相变材主要以多晶型为热力学最稳定态，而硬脂酰胺以缔合料使用；但二者均能与大多有机物良好相容，故可与状态存在，该状态包含线性高分子结构和通过氢键形很多有机物组成低熔点“合金”,从而扩大了其适用成的环状二聚体，因而脂肪酰胺较相应脂

5、肪酸有较高[2]温度范围。如Gandolfo等研究了硬脂酸与十八烷醇熔点、沸点[4]。熔融的硬脂酰胺是良好的有机溶剂，[3]的二元体系，Sari等研究了硬脂酸与棕榈酸的二元因而硬脂酸、硬脂酰胺在液态时可形成均一的混合溶体系及其作为相变材料的热性能。工业上的硬脂酸主液。要是动物油脂水解所得的软脂酸（正十六酸）和硬脂*收稿日期：2004-04-20通讯作者：夏定国作者简介：李玉蓉（1973－），女，湖南湘潭人，硕士研究生，主要从事相变储能材料研究。（E-mail:liyurong@emails.bjut.edu.cn）,Tel:010-67396158.李玉蓉等：硬脂酸-硬脂酰胺共晶

6、储能材料2023表1SA，SM的物理性质Table1PhysicalpropertiesofSA,SM热物性熔点（peak）（℃）热焓(J/g)密度1分子量3样品文献值1测量值文献值1测量值(g/cm)硬脂酸69.3284.4869.670.68222.16208.2590.847（AR）硬脂酰胺2283.5098-10298.92——144.774——（commercialreagent）*1.化学出版社出版的《化工百科全书》第15卷，384页；2.为化学工业出版社《中国化工产品大全》上所查数据。图1中的（a）和（b）分别是纯硬脂酸、硬脂酰系几乎只有一个相变过程。图2是根据表2

7、中数据绘胺的固-液相变DSC扫描曲线。由图可知，SA的加热、得的二元体系加热过程的固-液相图。这些二元体系冷却线均只有一个吸/放热峰；SM的扫描曲线虽也可的DSC曲线显示了1或2个相变峰。由表2、图2视为单峰，但较SA宽，且峰形较不规则，这主要与可知，SA-SM二元体系显示了明显的共晶行为。实其纯度有关。SA为化学试剂，测得其熔点为70.68℃，验结果得出其共晶温度为61.20℃，其共晶点组成为凝固点为64.36℃，过冷度为6.32K；熔解热为208.2590.25（SM质量分数