作为一种提高能源利用效率的有效手段,蓄能技术可有效解决能量供求在时间和空间上的不匹配而备受关注,其中相变蓄能技术因为有着较高的蓄能密度而有着广泛的应用前景。本文第一章介绍了热能存储材料和系统,第二章提出了热能储存领域所面临的挑战和正在进行的研究工作,第三章研究了微胶囊化脂肪酸共晶相变材料作为一种新型储能材料的合成方法,第四章制备了应用于太阳能电池的聚合物/陶瓷复合传热强化材料,第五章研究了以化学接枝方法制备聚合物定型相变储能材料并对其各项性能进行了测试分析,第六章阐述了本文的结论及该研究方向未来的研究课题。1.微胶囊相变储能材料的合成及性能在该项工作中,二氧化硅壳材料被用于包裹相变储能材料,肉豆蔻酸和棕榈酸的共晶混合物被用作相变储能材料。采用乳化技术将相变储能材料分散在水溶液形成微乳液,以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为原料通过水解反应制备了溶胶溶液,甲基三乙氧基硅烷(MTES)的水解是在酸性条件下进行的(溶液的pH值调节在2和3之间)。溶胶溶液的形成是由于甲基硅醇的固体颗粒在溶液中悬浮而得,然后甲基硅醇分子之间通过缩聚反应在相变储能材料微液滴的表面上聚合形成二氧化硅外壳。采用傅里叶红外分析仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜来分析微胶囊相变储能材料的化学结构和微结构,微胶囊相变储能材料的热学性能和热稳定性则通过差示扫描量热仪和热重分析仪来分析。二氧化硅既可以防止相变储能材料的泄漏,还可以有效提高相变储能材料的热稳定性,可以使其在蓄能系统中得到更广泛地应用。2.应用于太阳能电池的聚合物/陶瓷复合传热强化材料的制备及性能分析采用溶液共混法制备了聚合物陶瓷复合传热强化材料,该材料可用于太阳能电池的背面封装。该聚合物陶瓷复合材料能够有效降低太阳能电池温度,因此可改善太阳能电池的光伏转换效率,且太阳能电池板光热转换性能也得以提高。聚合物陶瓷复合传热强化材料比原聚合物材料具有更好的导热性能,但仍然能保持原聚合物材料的高电阻特性(要求其具有较好的电绝缘性)。聚合物陶瓷复合传热强化材料的热导率采用热线法测量,其体积电阻率采用两点法测量。采用聚乙烯醇缩丁醛作为聚合物基体,通过实验研究了不同的纳米填料(如氮化硼、氧化锌和碳化硅)对该复合传热强化材料的导热性能和电绝缘性能的影响,研究结果表明:采用氮化硼纳米填料的聚合物陶瓷复合材料的导热性能最佳,其电阻也超过了聚乙烯醇缩丁醛聚合物的电阻,表现出较好的电绝缘性能。3.聚合物定型相变储能材料制备及性能分析为了更高效的储存热能,固-液相变是最合适的相变储能方式,这是由于固-液相变潜热比固-固相变潜热更高;然而,相变储能材料发生固-液相变时会产生泄漏问题,这需要额外的容器或封装材料来阻止其泄漏。使用交联剂如4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),相变储能材料可以接枝到聚合物如聚乙烯醇上,异氰酸酯和羟基官能团形成聚氨酯链。改性的共聚物材料既有硬段聚合物,又有相变材料的软段。尽管相变储能材料经历了固-液相变,但是邻居聚合物链段之间的分子间作用力仍然能够使它们互相粘连,因此不会出现相变材料的液相泄漏现象。在相变过程中,共聚物变得柔软和塑性,但仍然能够保持为固相。该聚合物定型相变储能材料的潜热较高,能够满足热能储存的需要。