膨胀石墨粉复合相变材料的实验研究.pdf

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材料导报B:研究篇
2015年3月(下)第29卷第3期
水溶液法制备硝酸盐/膨胀石墨粉复合相变材料的实验研究
王刚,吴志根
(同济大学环境科学与工程学院,上海200092)
摘要在制备(KNO- LINO3-Ca(NO2)2)/膨胀石墨粉( Expanded graphite,EG)复合相变材料过程中,硝酸共
晶盐与FG的混匀程度直接影响着复合相变材料的蓄放热性能。KNO、 LINO。、Ca(NO)2按一定比例嫆融混合制
备得到共晶盐,然后再加入不同质量的水使共晶益溶解,最后再将设定质量比的EG加入并搅拌混匀,加热将水分蒸
发完全后得到复合相変材料。利用电子担描显微镜(SFM)观察EG的微观形貌,用综合热分析仪(DSCQ600)测定
所制备的复合相变材料的相变潜热值并用导热仪测量其导热系数。实验结果表明,对于FG质量分数为5%的复合
相变材料,当溶解水量大于200g时,热物性较为理想。另外,EG含量越多,复合相変材料的导热系数越大。
关键词水溶液法复合相变材料相变潜热导热系数
中图分类号:TB34文献标识码:ADOI:10.11896/j.isn.1005-023X.2015.06.013
Experimental Study of Nitrate/Expanded Graphite Composite Phase Change
Materials Made Through Water Aqueous Solution
WANG Gang, WU Zhigen
School of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)
Abstract In the process of making composite phase change materials(PCM) of(KNO -, -Ca(NO) 2)
and expanded graphite(EG) their thermal performance are affected by the mixing level of nitrate eutectic and expa
ded graphite. Eutectic sait was made of KNO;, LINO and Ca(NO with some specific proportion. Before mixed
with EG, the eutectic was dissolved by water firstly. The microstructure of EG was determined by scanning electron
microscope(SEM). Its thermal capacity and thermal conductivity were obtained by simultaneous thermal analyzer
( DSC Q600) and thermo-conductivity meter respectively. The results showed that the thermal performance of PCM
composite with 5% EG was reasonably good when the dissolving water was more than 200g. In addition, the thermal
conductivity of PCM composite rose with the increasing of EG proportion.
Key words water dissolving method, composite phase change material, latent heat storage, thermal conductivity
0引言
些热能储存物质经过多次反复蓄放热循环后的长期稳定
性;Or6等为低温相变材料的选取提供了相变温度范围、潜
随着能源环境问题的日益突出,相变菩热材料和蓄热技热、循环稳定性以及成本等方面的信息];Or6等又在另一篇
术已经成为国内外众多学者的研究热点,并且已经开始应用文章中总结了相变温度低于20℃的低温相变材料的种类以
于多个领域,例如:应用于建筑物的墙壁不仅可以节约能源,及它们的热物性?。但是相变温度在70~120℃之间的中
还能减小室内空气温度的波动,提高房间的舒适度;应用温相变材料却鲜有学者进行深入研究,而该相变温度范围内
于太阳能热发电系统,可以有效地缓解能量供求双方在时的相变材料又有广岡的应用前景。多种硝酸盐(KNO2、I
间、空间和地域分布上的矛盾,提高系统发电效率2。此外,NO。、Ca(NO2)2等)制得的共晶盐7,因其相变温度低,化学
其在工厂废热、余热的回收利用和空调的节能领域也具有广性能稳定可靠,不易腐蚀,吸湿性小和成本低廉等优势逐渐
阔的应用前景。
成为中温相变材料的最佳选择之一。
相变材料的相变温度是决定相变材料能否进行实际应
大多数的无机盐类相变材料与金属和合金类相比,导热
用的关键因素。最近几年,许多学者都致力于高温低温相变性能都较差,这就限制了无机盐相变材料的应用。因此,无
材料的研究及应用,例如:Hosi等研究了高熔点相变材料在机盐相变材料的传热强化研究就成了相变储能材料领域的
太阳能热力发电厂中的适用性?; Kenisarin总结出120
研究热点。近几年,有学者提出向无机盐或是共晶盐中添
1000C间的高温相变材料在多种工厂中的应用,并分析了一加EG来提高整体的导热系数。但是,由于EG造价低,且
国家自然科学基金青年项目(51106112);污染控制与资源化研究国家重点实验室自主课题( PCRRY11010)
王刚:男,1989年生,硕士生,主要研究方向为相变蓄热材料E-mail:wgliangliang@126.com吴志根:通讯作者,1979年生,副
教授,主要研究方向为相变蓄热材料及污泥干化 E-mail: wuzhigen@ tongji. edu,cn