硅藻土基定形复合相变储能材料的制备与性能研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 14次 | 上传用户:liongliong478
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建筑能耗约占社会总能耗的30%左右,把相变材料掺入到传统建筑材料中制成相变储能建筑材料,将太阳能以相变潜热的形式存储与释放,对降低建筑物能耗有重要的意义。本论文针对相变材料在实际应用中存在的两大致命问题:相变过程中因稳定性差造成的渗漏问题和相变材料导热率低的问题,提出利用我国丰富的硅藻土资源加工成高效定形复合相变储能材料,并在高导热速率等方面的应用上开展研究工作,实现建筑行业的节能降耗,为硅藻土的高附加值利用开辟新途径,具有明显的经济和社会效益。采用真空浸渍法,制备聚乙二醇(PEG)/硅藻土定形复合相变储能材料,首先对硅藻土进行碱处理,将硅藻土规则的孔雕饰成海绵状的孔。PEG均匀地浸渍到硅藻土的孔结构中,吸附量为70%,提高了46%,该数值为目前文献中的最高数值,且经过200次加热-冷却热循环,PEG不发生渗漏,具有优异的形态稳定性。PEG/硅藻土复合相变材料具有优异的储能密度,热稳定性和循环稳定性,活化能为1031.85 kJ/mol,高于纯PEG的活化能。采用水热还原法和溶液共混法分别在硅藻土的表面修饰纳米Ag颗粒和碳纳米管(SWCN),硅藻土的孔结构及比表面积均未发生明显变化,再浸渗液态PEG,获得高稳定性和高导热率的硅藻土基定形复合相变储能材料。当修饰粒径为310 nm的纳米Ag(7.2 wt%)颗粒时,复合相变材料的导热率为0.82 W/mK,较PEG本身提高了240%;当修饰SWCN(2 wt%)时,复合相变材料的导热率为0.87 W/mK,较PEG本身提高了260%。随着导热率的提高,PEG的熔化和凝固时间大大缩短了,过冷度降低,储热密度不发生变化。采用熔融共混法,制备LiNO3/硅藻土和Na2SO4/硅藻土中温和高温定形复合相变材料,LiNO3和Na2SO4均匀地浸渍到硅藻土的孔结构中,经过200次加热-冷却热循环,不发生液相渗漏,具有优异的形态稳定性。LiNO3/硅藻土和Na2SO4/硅藻土的工作温度分别为240255℃和887.61877.61℃,具有优异的储能密度,热稳定性和循环稳定性。分别以油页岩灰渣和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备PEG/SiO2低温和Na2SO4/SiO2高温定形复合相变材料。经过200次加热-冷却热循环,相变材料的化学性质与热物性能不发生变化,具有优异的热循环稳定性。这两种复合相变材料具有优异的储能密度,传热效率,热稳定性和形态稳定性。
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