癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究
发布时间：2020-12-07 03:56
癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m（癸酸）∶m（棕榈酸）∶m（硬脂酸）=77.0∶11.5∶11.5,m（癸酸-棕榈酸-硬脂酸）∶m（膨胀石墨）=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。
【文章来源】：材料导报. 2017年14期 第52-56页 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１固－液两相平衡图：（ａ）为ＣＡ和ＰＡ的两相平衡图；（ｂ）为ＣＡ－ＰＡ和ＳＡ的两相平衡图Ｆｉｇ．１Ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ：（ａ）ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍｆｏｒＣＡａｎｄＰＡ；（ｂ）ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ
三元低共熔物的实际相变温度为２７．１１℃（与式（１）计算的２４．４７℃较为接近），这一温度适用于低温储能领域，但相态改变时的液体流动问题限制了其应用。２．２ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ和ＥＧ的适宜质量比ＥＧ的吸附能力强，但不能无限吸附，有必要确定ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ和ＥＧ的适宜质量比。取１０份０．５０００ｇ不同质量比的ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ置于滤纸中间，在６５℃烘箱中加热１ｈ，结果如图３所示。图３ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ热处理前后的对比图：（ａ）热处理前；（ｂ）热处理后Ｆｉｇ．３ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ（ａ）ｂｅｆｏｒｅａｎｄ（ｂ）ａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ对比图３中热处理前后结果，可明显看出热处理后Ａ１、Ａ２和Ａ３没有出现油渍，Ａ４—Ａ１０的油渍面积随着ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ质量的增加而扩大，这是因为随着ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ的质量增加，ＥＧ多孔结构不能再吸附多余融化的ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ，从ＥＧ孔结构中流出后被滤纸吸收。表１不同质量比的ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ热处理前后的质量变化Ｔａｂｌｅ１ＭａｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｒａｔｉｏｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔＳａｍｐｌｅｍ（ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ）∶ｍ（ＥＧ）Ｍａｓｓａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ／ｇＭａｓｓｌｏｓｓｒａｔｅ／％Ａ１１１∶１０．４９７６０．４８Ａ２１２∶１０．４９０１１．９８Ａ３１３∶
ｓｐｅｃｔｒａｏｆＥＧ，ＣＡ－ＰＡ－ＳＡａｎｄＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧＥＧ的最大红外吸收峰在３６００～３３００ｃｍ－１，１６１８．０１ｃｍ－１处是石墨碳骨架的振动吸收峰。ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ与ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ在２９５７ｃｍ－１、２８５４ｃｍ－１、１７１０ｃｍ－１、１４１５ｃｍ－１和９４０ｃｍ－１附近都有相同的特征吸收峰，且没有出现新的吸收峰，说明ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ和ＥＧ之间的吸附是依靠表面张力和毛细作用的物理吸附。图５为ＥＧ和ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的表面形态。由图５（ａ）可知，ＥＧ是多孔结构材料且比表面积大。由图５（ｂ）可知，ＥＧ吸收ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ后孔结构没有改变。由此推知，ＥＧ的孔结构为复合材料提供了机械支撑，且因ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ的高浸润性与ＥＧ相容性良好；ＥＧ毛细作用和表面张力阻止了融化ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ的渗漏［１９］。图５（ａ）ＥＧ和（ｂ）ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的扫描电镜图Ｆｉｇ．５ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆ（ａ）ＥＧａｎｄ（ｂ）ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ２．４ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的热性能图６为ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ冷／热循环５００次前后的ＤＳＣ曲线。由图６可知，５００次热循环前ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的融化温度、凝固温度分别为２８．９３℃和１６．３２℃，相变潜热为１３７．３８Ｊ／ｇ和１４１．５１Ｊ／ｇ。５００次热循环后ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的融化温度、凝固温度分别为２８．９４℃和１
【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀石墨/硬脂酸复合相变材料的相变动力学[J]. 李云涛,晏华,汪宏涛,王群. 材料研究学报. 2016(12)
[2]脂肪酸类相变材料传热及液相渗漏的研究进展[J]. 黄雪,崔英德,张步宁,冯光炷,尹国强. 化工进展. 2014(10)
本文编号：2902577
【文章来源】：材料导报. 2017年14期 第52-56页 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１固－液两相平衡图：（ａ）为ＣＡ和ＰＡ的两相平衡图；（ｂ）为ＣＡ－ＰＡ和ＳＡ的两相平衡图Ｆｉｇ．１Ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ：（ａ）ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍｆｏｒＣＡａｎｄＰＡ；（ｂ）ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ
三元低共熔物的实际相变温度为２７．１１℃（与式（１）计算的２４．４７℃较为接近），这一温度适用于低温储能领域，但相态改变时的液体流动问题限制了其应用。２．２ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ和ＥＧ的适宜质量比ＥＧ的吸附能力强，但不能无限吸附，有必要确定ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ和ＥＧ的适宜质量比。取１０份０．５０００ｇ不同质量比的ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ置于滤纸中间，在６５℃烘箱中加热１ｈ，结果如图３所示。图３ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ热处理前后的对比图：（ａ）热处理前；（ｂ）热处理后Ｆｉｇ．３ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ（ａ）ｂｅｆｏｒｅａｎｄ（ｂ）ａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ对比图３中热处理前后结果，可明显看出热处理后Ａ１、Ａ２和Ａ３没有出现油渍，Ａ４—Ａ１０的油渍面积随着ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ质量的增加而扩大，这是因为随着ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ的质量增加，ＥＧ多孔结构不能再吸附多余融化的ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ，从ＥＧ孔结构中流出后被滤纸吸收。表１不同质量比的ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ热处理前后的质量变化Ｔａｂｌｅ１ＭａｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｓｓｒａｔｉｏｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｒｍａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔＳａｍｐｌｅｍ（ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ）∶ｍ（ＥＧ）Ｍａｓｓａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ／ｇＭａｓｓｌｏｓｓｒａｔｅ／％Ａ１１１∶１０．４９７６０．４８Ａ２１２∶１０．４９０１１．９８Ａ３１３∶
ｓｐｅｃｔｒａｏｆＥＧ，ＣＡ－ＰＡ－ＳＡａｎｄＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧＥＧ的最大红外吸收峰在３６００～３３００ｃｍ－１，１６１８．０１ｃｍ－１处是石墨碳骨架的振动吸收峰。ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ与ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ在２９５７ｃｍ－１、２８５４ｃｍ－１、１７１０ｃｍ－１、１４１５ｃｍ－１和９４０ｃｍ－１附近都有相同的特征吸收峰，且没有出现新的吸收峰，说明ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ和ＥＧ之间的吸附是依靠表面张力和毛细作用的物理吸附。图５为ＥＧ和ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的表面形态。由图５（ａ）可知，ＥＧ是多孔结构材料且比表面积大。由图５（ｂ）可知，ＥＧ吸收ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ后孔结构没有改变。由此推知，ＥＧ的孔结构为复合材料提供了机械支撑，且因ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ的高浸润性与ＥＧ相容性良好；ＥＧ毛细作用和表面张力阻止了融化ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ的渗漏［１９］。图５（ａ）ＥＧ和（ｂ）ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的扫描电镜图Ｆｉｇ．５ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆ（ａ）ＥＧａｎｄ（ｂ）ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ２．４ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的热性能图６为ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ冷／热循环５００次前后的ＤＳＣ曲线。由图６可知，５００次热循环前ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的融化温度、凝固温度分别为２８．９３℃和１６．３２℃，相变潜热为１３７．３８Ｊ／ｇ和１４１．５１Ｊ／ｇ。５００次热循环后ＣＡ－ＰＡ－ＳＡ／ＥＧ的融化温度、凝固温度分别为２８．９４℃和１
【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀石墨/硬脂酸复合相变材料的相变动力学[J]. 李云涛,晏华,汪宏涛,王群. 材料研究学报. 2016(12)
[2]脂肪酸类相变材料传热及液相渗漏的研究进展[J]. 黄雪,崔英德,张步宁,冯光炷,尹国强. 化工进展. 2014(10)
本文编号：2902577
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2902577.html
