一种新型高储能密度定形相变材料
张晓行,常一伟,王一会,黄占凯
(中海油天津化工研究设计院有限公司,天津３００１３１)
摘要一一采用山梨醇和对甲基苯甲醛合成了１,３?２,４-二(４-甲基苯甲醛)山梨醇(MDBS),并将其作为石蜡类定形复合相变材料(PCM)的凝胶因子,然后以利用凝胶因子形成的三维网络结构作为石蜡的支撑材料,制备了一系列高储能密度的定形复合相变材料.对其进行凝胶解缔温度测试和泄漏量测试发现,添加一定量MDBS制备定形复合相变材料,可使定形复合相变材料中主储能材料 石蜡的含量大幅提高到９０％以上,同时也为复合定形相变材料的开发提供了一条新的研究思路.
关键词一一凝胶因子一储能一相变材料一石蜡
中图分类号:TB３４一一文献标识码:A
A Novel Sha p e-stabilized Phase Chan g e Materials with Hi g h Heat Stora g e Densit y
ZHANG Xiaoxin g,CHANG Wei,WANG Hui,HUANG Zhankai
(CNOOC Tian j in Chemical Research&Desi g n Institute Co.,Ltd.,Tian j in３００１３１)
Abstract一一In this p a p er,b y introducin g１,３?２,４-di-(４-meth y l)benz y lidene sorbitol(MDBS),which was p re p ared from sorbi-tol and p-meth y lbenzaldeh y de,as g elators into p araffin,three dimensional netted structural p araffin-based sha p e-stabilized com p osite p hase chan g e materials(PCMs)were obtained.It was found that the resultin g PCMs showed lower leaka g e with hi g h wei g ht p ercen-ta g e of p araffin from the g el-to-sol transition tem p erature and leaka g e tests.This ma y o p en a wa y to enhance the heat stora g e densit y of p araffin-based PCMs.
Ke y words一一g elator,ener gy stora g e,p hase chan g e materials(PCM),p araffin
０一引言
相变材料(Phase chan g e materials,PCM),又称为潜热储能(Latent thermal ener gy stora g e,LTES)材料,是利用物质发生相变时吸收(或放出)大量热量的性质来储能的.利用相变材料的相变潜热实现能量的储存和利用有助于提高能效和开发可再生能源,是近年来能源科学和材料科学领域十分活跃的前沿研究方向[１-２].在实际应用中,优良的相变材料具备相变温度合适二相变潜热高二性能稳定二可反复使用二相变时的膨胀收缩性小二导热性好二相变速率快二相变可逆性好二原料廉价易得以及无毒二无腐蚀性等特点[３].
当前大多数关于相变材料的研究集中在有机相变材料方面.在有机相变材料中,研究最多的是石蜡类相变材料.石蜡作为储能相变材料的优点有:无过冷及析出现象二性能稳定二无毒二无腐蚀性二价格便宜,是一种较理想的相变储能材料,可广泛应用于中二低温储能技术中[４-５].但是石蜡也存在导热系数小二密度小二单位体积储热能力差等缺点,限制了其应用和发展.
近年来,研究者采用相应方法对石蜡类固-液相变材料进行改性,可使其具有固-固相变材料的性能.Inaba[６]采用高密度聚乙烯(HDPE)和熔点为５４?的石蜡混合制备定形相变材料,其中石蜡的含量为７４％(质量分数,下同).叶宏等[７]用双辊开炼机将石蜡和高密度聚乙烯共混制备定形相变材料,石蜡含量为７５％.肖敏等[８]将熔点为５６ ５８?的石蜡与热塑性弹性体组成复合相变材料,石蜡的含量为２０％ ８０％.Xavier等[９]采用膨胀石墨作为支撑材料,提高了定形相变材料的导热性能.张东等[１０]以多孔介质颗粒为骨架材料,采用真空浸渗法制得了相变储能复合材料.秦鹏华等[１１]将熔点为６０ ６２?的石蜡分别与高聚乙烯二低聚乙烯混合制成定形相变材料,对它们的潜热二稳定性和均匀性进行了分析,并研究了定形材料与混凝土混合后材料的热性能.杨睿等[１２-１３]采用两种方法制备了定形相变材料,一种方法先用双辊开炼机将９０％ ５０％的石蜡与１０％ ５０％的烯烃类聚合物共混,然后将其粉碎加入到双螺杆挤出机中熔融挤出制得定形相变材料;另一种方法先用螺杆挤出机将石蜡二SBS二碳酸钙共混,制得定形相变材料的芯体,再采用平板热压成型后在其上热压一层聚乙烯薄膜.焦庆影等[１４]将７０％ ８０％熔点为４４ ５０?的石蜡类物质,与４％ １５％的交联HDPE二４％ １５％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物二４％ ６％的膨胀石墨加热熔融,加压热成型制备复合定形相变材料.夏定国等[１５]采用熔点为７６ ８１.６?的石蜡和高密度聚乙烯二苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物SEBS 及膨胀石墨,制备了复合定形相变材料.
已报道的石蜡类复合定形相变材料中添加物的含量较高,主体储能材料石蜡的含量低(大多低于８０％),必然造成相变焓的降低;而采用接枝或微胶囊化等复杂的制备工艺会使成本增加.本工作首次将多元醇缩醛类凝胶因子１,３?２,４-二(４-甲基苯甲醛)山梨醇(MDBS)引入到石蜡类相变材料中,利用其凝胶性能,使低分子有机凝胶因子形成的空间网络结构作为石蜡的支撑材料,大大提高了石蜡的含量,同时
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一种新型高储能密度定形相变材料/张晓行等
万方数据
一张晓行:男,１９８３年生,博士,主要从事能源材料及化工助剂开发研究一E-mail:rekozhan g＠ali y https://www.doczj.com/doc/a419111092.html,