有机储热材料合成

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1、有机储热材料合成有机相变储热材料的合成李传常［口］整理了近20年来相变储热材料及其传热、应用的发展，并指出有机相变材料具有潜热值较高、传热系数较低的特点，许多学者也针对如何提高材料的传热性能进行了大量研究，主要工作集中在以下4个方面：1.相变材料吸附到多孔基质中该方法利用多孔基质空隙小的特点，通过微孔的毛细作用力，将相变材料吸附到微孔内，形成一种外形上具有不流动性的多孔基定形相变储热材料。采用的多孔基质多为石膏、膨胀黏土、膨胀珍珠岩（EP）、膨胀石墨（EG）等，这些基质具有大孔径结构及优良的吸附特性。张正国利用EG与石蜡共混制得了右蜡质量分数分别为50%、60%>

2、70%和80%的EG/石蜡复合相变储热材料。研究得出，EG吸附石蜡后依然保持原來的疏松多孔蠕虫状形态，石蜡被EG均匀吸附；其相变温度与纯石蜡相似；其相变潜热与基于复合材料中对应石蜡含量的相变潜热计算值相当。由于EG具有优异的导热性能，使得复合相变储热材料的储（放）热时间比石蜡明显缩短。王毅等EP/癸酸［13］［12］⑼利用此技术制备了多种相变材料,如［14］、EG/软脂酸、EP/石蜡［12］等，这些复合相变材料的导热性能均比纯相变材料好,放热速率得到明显提高。2.胶囊化技术发生相变的物质被封闭在球形胶囊中，从而可有效解决相变材料的泄漏、相分离等问题’有利于改善相变

3、材料的应用性能。方玉堂等［⑸采用超声波辅助原位聚合法，以偶氮二异丁月青为引发剂、正十二硫醇为链转移剂、SDS和辛酚聚氧乙烯瞇为复合乳化剂，制备出PSt为囊壁、止十八烷为囊芯的纳米胶囊。刘芳等［16］制备了以正二十二烷为相变材料、聚甲基丙烯酸甲酯为囊壁的纳米胶囊，热分析和红外结果都表明，所制得的材料具有很好的热循环稳定性及适合的相变温度、潜热，可用于储能和余热回收系统。尽管胶囊化技术可克服相变材料的渗漏、腐蚀等问题，但胶囊体材料大都采用高分子物质，其热导率较低，从而降低了相变材料的储热密度和热性能。此外，囊壁包裹的制备工艺复杂、成本高、胶囊化效率也不高，从而制约了胶

4、囊化相变材料的工业化牛产。1.添加微米/毫米级粒子金属的热导率高于一般的物质，因此在材料中添加金属粒子是一种改善材料传热性能的冇效途径。自从Maxwell理论发表以來’许多研究者进行了此方面的理论和实验研究，并取得了大量成果。张正国等［17］将粒径为80mm的铝粉添加到石蜡中，并运用于太阳能储能系统中。添加质量分数为0.5%的铝粉后，复合材料的储能时间比纯石蜡减少了60%,平均传热效率也得到很大提高；复合材料所储存的热量随铝粉质量分数的增加而增加；石蜡每天的工作效率是32.0%-54.8%,而复合材料的效率为82%-94%o盛青青等［18］研究了在石蜡屮加入碳纤维

5、(CNF)对石蜡传热性能的影响，发现在石蜡的融化过程中，由于CNF对自然对流的抑制,使传热性能有所下降，但当CNF含量较高时，当量热导率的增加会补偿这种下降。在凝过程中，石蜡的当量热导率总是随着碳纤维含量的增加而增加。陈中华等［19］通过在石蜡屮加质量分数为5%-20%的铝粉和铜粉，石蜡的导热系数分别提高了20%-56%和10%-26%，储热系统的传热也得到明显强化。然而，这些毫米或微米级粒子由于重力作用，易在融化的相变材料屮发生沉降，在实际应用屮也容易引起热交换设备蘑损及堵塞等不良结果，大大限制了其在工业中的应用。1.添加纳米粒子研究者［20-22］将纳米粒子分

6、散在有机相变储热介质溶液中并形成稳定的纳米悬浮液，有望提高储热材料的传热性能。由于是将纳米粒子分散到液相屮，所以这种纳米复合材料也称为“纳米流体”。冃前采用此方法改善储热材料传热性能的研究小组还很少。可以看岀，储热材料导热性能的提高，主要是由于纳米粒子的加入改变了热量传递的途径，强化了体系内部的能量传递过程，从而使材料的导热系数得到提高。纳米颗粒不同于毫米/微米级结构的颗粒，由于纳米颗粒尺度较小，在液体介质中的布朗运动能抵御重力引起的聚沉，从而可以长时间稳定，因此将纳米粒子添加到储热材料中提高其传热性能有着广阔的发展前景。