本文關鍵詞：導熱增強型聚醚基復合相變材料的制備與性能

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【摘要】：本論文中采用溶膠-凝膠法制備了導熱增強的復合定形相變儲能材料。以正硅酸乙酯(TEOS)為前驅體,通過水解縮合制備的無機SiO2為網(wǎng)絡支撐材料,以具有高相變焓值的聚乙二醇(PEG6000)作為復合材料中的相變儲能組分,通過摻雜Ti4O7、CF以及金屬泡沫Ni制備出導熱增強、儲熱能力強且定形效果優(yōu)異的復合相變儲能材料。通過酸堿溶膠-凝膠法經(jīng)過原位摻雜鈦黑(Ti4O7),制備了復合定形相變儲能材料Ti4O7/PEG/SiO2。實驗中通過SEM、FT-IR、XRD、DSC、TG、導熱系數(shù)和光熱轉換測試,以及儲放熱能力測試等對材料進行了結構與性能的表征。測試結果表明：各個材料之間僅僅是物理上的復合,PEG被束縛在SiO2的三維網(wǎng)狀結構中,所以該復合材料在相變過程中不會發(fā)生漏液現(xiàn)象,具有優(yōu)異的定形相變性能。復合材料由于添加了Ti4O7,導熱系數(shù)提高,儲放熱速率加快,而且Ti4O7在紫外-可見區(qū)具有較強的光吸收與光熱轉換能力,從而可用于占太陽輻射能45%的紫外-可見高能光的捕集與利用,從而提升太陽能利用效率。當材料中Ti4O7含量達到3%時,相變焓值為145.0J/g,導熱系數(shù)為0.45W/(m·K),在360℃以下具有良好的熱穩(wěn)定性。通過酸堿催化溶膠-凝膠法原位摻雜碳纖維(CF),制得了復合定形相變儲能材料CF/PEG/SiO2。CF既具有較強的導熱性能,又具備一定的光吸收與光熱轉換能力,與純PEG相比復合材料CF/PEG/SiO2儲放熱速率快,光熱轉換性能優(yōu)異。SEM結果表明復合材料中Si02的多孔結構被PEG和CF完全填充,當達到相變溫度時由于Si02的支撐與束縛作用而不會發(fā)生漏液現(xiàn)象。紅外分析表明復合材料中未生成新的物質(zhì),XRD表明復合材料具有結晶特性。CF含量為2%時,相變焓值為159.1 J/g,導熱系數(shù)達0.44W/(m-K),與PEG/SiO2復合PCMs相比,導熱增強率為69.2%,復合材料在340℃以下具有很好的穩(wěn)定性。通過酸堿催化溶膠-凝膠法與真空浸漬法制備了復合定形相變儲能材料PEG/SiO2-Ni。金屬泡沫吸附硅溶膠與PEG的混合物,加熱逐漸變?yōu)槟z,無機Si02和金屬泡沫骨架對相變組分PEG具有保護作用,使復合材料達到相變溫度時不漏液。DSC、TG表明復合材料具有高的相變焓值,在340℃以下具有良好的熱穩(wěn)定性。PEG/SiO2-Ni復合定形PCMs導熱系數(shù)為0.41W/(m·K),與PEG/SiO2復合PCMs相比,其導熱增強率為57.7%,升、降溫曲線的測試結果表明材料儲放熱速率明顯加快。
【關鍵詞】：相變儲能材料 溶膠-凝膠法 導熱增強 摻雜
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻綜述11-31
• 1.1 無機相變儲能材料11-12
• 1.2 有機相變儲能材料12-23
• 1.2.1 有機固-液相變儲能材料13-16
• 1.2.2 有機固-固相變儲能材料16-23
• 1.3 復合相變儲能材料23-28
• 1.3.1 溶膠凝膠型23-25
• 1.3.2 多孔基吸附型25-27
• 1.3.3 核殼結構型27-28
• 1.4 復合相變儲能材料的應用28-29
• 1.4.1 在電池方面的利用28
• 1.4.2 在建筑領域的利用28-29
• 1.4.3 在太陽能方面的利用29
• 1.4.4 在紡織方面的利用29
• 1.5 本論文的設計思想29-31
• 2 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的制備及性能研究31-48
• 2.1 前言31
• 2.2 實驗部分31-33
• 2.2.1 實驗原料和儀器31-32
• 2.2.2 PEG/SiO_2復合PCMs的制備32
• 2.2.3 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的制備32-33
• 2.2.4 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的測試及其表征33
• 2.3 結果與討論33-46
• 2.3.1 PEG/SiO_2復合PCMs中PEG含量的確定33-35
• 2.3.2 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的制備35-36
• 2.3.3 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的定形效果36-37
• 2.3.4 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的SEM與EDS表征37-38
• 2.3.5 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的紅外表征38-39
• 2.3.6 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的XRD表征39-40
• 2.3.7 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的熱性能表征40-41
• 2.3.8 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的熱穩(wěn)定性測試41-42
• 2.3.9 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的導熱性能測試42-43
• 2.3.10 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的光熱轉換性能測試43-45
• 2.3.11 Ti_4O_7/PEG/SiO_2復合PCMs的儲放熱速率測試45-46
• 2.4 小結46-48
• 3 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的制備及性能研究48-61
• 3.1 前言48
• 3.2 實驗部分48-50
• 3.2.1 實驗原料及儀器48-49
• 3.2.2 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的制備49
• 3.2.3 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的測試及其表征49-50
• 3.3 結果與討論50-60
• 3.3.1 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的制備50-51
• 3.3.2 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的定形效果51
• 3.3.3 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的SEM表征51-52
• 3.3.4 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的紅外光譜表征52-53
• 3.3.5 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的結晶性能表征53
• 3.3.6 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的熱性能表征53-55
• 3.3.7 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的熱穩(wěn)定性表征55-56
• 3.3.8 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的導熱性能測試56
• 3.3.9 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的光熱轉換測試56-58
• 3.3.10 CF/PEG/SiO_2復合PCMs的儲放熱速率測試58-60
• 3.4 小結60-61
• 4 PEG/SiO_2-Ni復合PCMs的制備及性能研究61-71
• 4.1 前言61
• 4.2 實驗部分61-63
• 4.2.1 實驗原料和儀器61-62
• 4.2.2 PEG/SiO_2-Ni復合PCMs的制備62
• 4.2.3 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的測試及表征62-63
• 4.3 實驗結果與討論63-70
• 4.3.1 PEG-Ni復合PCMs的制備63
• 4.3.2 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的制備63-64
• 4.3.3 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的定形效果64
• 4.3.4 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的光學顯微鏡照片64-65
• 4.3.5 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的XRD表征65
• 4.3.6 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的熱性能表征65-66
• 4.3.7 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的熱穩(wěn)定性測試66-68
• 4.3.8 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的導熱系數(shù)測試68
• 4.3.9 PEG/SiO_2-Ni復合定形PCMs的儲放熱速率測試68-70
• 4.4 小結70-71
• 結論71-72
• 參考文獻72-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況78-79
• 致謝79-80

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本文編號：840913