石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究_刘亚平

浙江理工大学学报, 第28卷, 第4期, 2011年7月

Journal of Zhejiang Sci -Tech Unive rsity

Vol . 28, N o . 4, Jul . 2011

文章编号:1673-3851(2011) 04-0586-05

石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究

刘亚平a , 王家俊a , b , 周后恩b , 郭 丽b

(浙江理工大学, a . 材料与纺织学院, b . 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州310018)

  摘 要:以三水醋酸钠作为储能单元、环氧树脂为载体制得复合相变储能材料, 它在熔点温度时表现出很强的稳定性和储能效果。通过向复合相变储能材料中添加导热率高的且具有多孔吸附性的膨胀石墨, 可进一步提高导热性能和密封性能。结果表明, 当三水醋酸钠质量分数为60%,膨胀石墨为5%时, 相变储能材料相变焓为148. 5J /g , 导热率为0. 891W /(m ℃) , 且稳定性良好。

关键词:复合相变储能材料; 膨胀石墨; 换能速率; 导热系数

中图分类号:T B34   文献标识码:A

0 引 言

相变储能材料(PCM s ) 由于具有高的储能密度和近似等温的储存(释放) 热量的优点而被广泛地用于太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、农业等领域。

三水醋酸钠(CH 3COONa ·3H 2O ) 是一种很有潜力的相变储能材料, 其储能密度大, 熔解热为264J /g , 熔点为58℃,与有机相变储能材料相比其导热率较高, 但作为相变储能材料存在固-液相的转变过程中的液态泄露问题。目前解决这一问题采用的主要方法有两种:一是将相变储能材料包裹在高分子材料为外壳的微胶囊体内, 制备成微胶囊相变储能材料[3], 此方法制备的材料密封性良好, 但工艺比较复杂; 二是将相变储能材料与高分子材料进行共混熔融, 将相变材料包裹在高分子材料的网络结构内[4]。王守绪等[5]以固化环氧树脂为载体, Na 2H PO 4·12H 2O 相变材料为储能单元, 制备出的复合相变储能材料具有极好的密封性能, 加工成型简单方便。但以环氧树脂作为载体的复合相变储能材料的导热性能会明显下降, 从而导致材料的换能效率下降。为提高相变储能材料导热性能, 目前采用的方法主要是通过在相变储能材料中添加高导热材料, 如金属材料A l 、Cu 、A g , 金属氧化物A12O 3、M gO 、BeO , 以及其它非金属材料炭黑、石墨、SiN 、A1N 等[6-8]。Weilo ng Wang 等[9]利用A1N 填充聚乙二醇(PEG ) 和二氧化硅(SiO 2) 的复合相变储能材料, 当A lN 填充含量为30%时, 复合相变储能材料的导热率为0. 766W /(m ℃) 。

本文将选用三水醋酸钠为储能单元, 固化环氧树脂为载体, 同时填加膨胀石墨作为导热填料制备复合相变储能材料。[1-2]

1 复合相变储能材料制备与测试

1. 1 试剂与仪器

试剂:CH 3COONa ·3H 2O (分析纯) , 环氧树脂(环氧值为0. 44) , 膨胀石墨(膨胀倍数220) 。

仪器:Py ris Diam ond 差热分析仪(DSC , 美国Perkin Elm er 公司) ; PYRIS 1型热重分析仪(TGA , 美国收稿日期:2011-01-10

基金项目:教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队资助项目(IRT 0654) -) , 男, , ,

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