【摘 要】
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具有高相变潜热、相变恒温、低成本等特征的水合盐或水合物,作为相变材料（PCMs）可应用于换热器蓄热、工业余热回收等场合;然而它们存在单一PCM熔点高、过冷度大、导热系数低、易泄漏以及与多孔基材相容性差等不足。为此,本文以二水草酸（H2C2O4·2H2O）和十二水硫酸铝铵（铵矾、NH4Al（SO4）2·12H2O）为主PCMs,开展H2C2O4·2H2O-NH4Al（SO4）2·12H2O二元共晶物
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具有高相变潜热、相变恒温、低成本等特征的水合盐或水合物,作为相变材料（PCMs）可应用于换热器蓄热、工业余热回收等场合;然而它们存在单一PCM熔点高、过冷度大、导热系数低、易泄漏以及与多孔基材相容性差等不足。为此,本文以二水草酸（H2C2O4·2H2O）和十二水硫酸铝铵（铵矾、NH4Al（SO4）2·12H2O）为主PCMs,开展H2C2O4·2H2O-NH4Al（SO4）2·12H2O二元共晶物PCM的制备研究。在此基础上,以氧化锆（ZrO2）作亲水改性剂,获得的改性膨胀石墨（MEG）作PCM定形及导热组分,探讨二元共晶物/MEG复合相变材料（CPCM）的结构及热性能。（1）采用熔融共混法制备H2C2O4·2H2O-NH4Al（SO4）2·12H2O二元共晶物。探讨H2C2O4·2H2O质量分数对二元共晶物热性能的影响;分析共晶物的组成及晶体结构;研究不同成核剂种类及含量下共晶物过冷度及热物性。结果显示,25%H2C2O4·2H2O和75%NH4Al（SO4）2·12H2O可形成二元共晶物,展示出优异的相变潜热(246.9J·g-1)、适宜的相变温度（56.13℃）。XRD和FT-IR分析表明共晶物中H2C2O4·2H2O和NH4Al（SO4）2·12H2O之间为物理结合。添加3%Ni SO4·6H2O于共晶物中,获得的共晶物PCM展现229.2J·g-1相变潜热,55.97℃相变温度以及2.92℃过冷度。光学显微镜观察说明Ni SO4·6H2O能促进共晶物结晶。（2）采用溶胶-凝胶工艺制备的ZrO2溶胶对膨胀石墨（EG）进行改性;分析不同ZrO2质量分数下MEG的亲水性能;探讨MEG对二元共晶物PCM吸附性能。结果表明:10%ZrO2能显著降低MEG对水的接触角（37.95°）;明显提高MEG对二元共晶物PCM吸附速率。探讨不同MEG质量分数下H2C2O4·2H2O-NH4Al（SO4）2·12H2O/MEG CPCM定形性能及热物性。结果显示,添加24%MEG可实现CPCM的定形（不泄漏）。获得的CPCM具有54.10℃相变温度,168.5J·g-1相变潜热、4.318W·m-1·K-1导热系数及优异的热可靠性。CPCM的微观形貌和孔结构分析表明二元共晶物进入MEG的孔隙中,导致MEG孔道部分消失,比表面积和孔容显著减小。新型CPCM在太阳能相变换热器中有应用前景。
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