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预处理对竹材基相变储能材料性能的影响
摘要：利用竹材作为基体，做出更加绿色环保的相变储能材料，同时经过预处理来改善相变材料易泄露导热性能差等缺点，利用竹材和聚乙二醇制备竹材基相变储能材料，聚乙二醇在常温下由固相到液相之间的转化通过潜热来储存能量，以更好的利用能源。
关键词：竹材；聚乙二醇；相变材料；储能
1 研究背景及意义近年来能源问题是我国乃至全世界都迫切需要解决的问题，现如今能源方面特别是热能消耗巨大，如何有效的解决能源危机，更合理的储存能量并将这些能量利用起来，传统的材料已不能满足人们的需求，人们需要一种更好的材料来解决能源方面的问题。从材料方面寻求突破，寻找更适合的材料是具有十分广阔的发展前景的。相变材料(简称PCMs - Phase Change Material)是指在不改变温度的条件下通过改变物质的状态，在各相转化的过程中，提供潜热来储存能量。
由于这类材料具有在相变过程中几乎恒温，体系温度可以控制等优点，所以在解决能源上的问题方面得以广泛的应用。相变材料又可以按照化学组成分为无机相变材料，有机相变材料，高分子及其复合相变材料，其中高分子及其复合相变材料主要包括高密度聚乙烯，聚乙二醇，以及高分子与有机或无机相变材料的复合物，本实验主要使用聚乙二醇作为相变材料来进行研究处理。相变材料在解决能源问题上具有很多的优点，但是单一的相变材料会出现泄露，导热率低等问题，所以需要一些物质作为骨架对相变材料进行封装，如木材、生物炭等，本实验使用竹材对聚乙二醇进行封装，由于竹材具有绿色环保等特点，同时利用竹材也可以加大竹子的使用率。
2 国内外研究现状2.1 碳纳米管复合相变材料相变材料可以应用在很多的领域里，其中就可以应用与热泵热水器的储热箱，良好的储热可以更合理的利用资源，储存热能，为验证碳纳米管对相变材料传热性能影响，以碳纳米管（CNTs）/石蜡纳米复合材料作为相变蓄热介质，将纳米复合材料应用于热泵热水器中，观察相变蓄热式热泵热水器的传热性能，该实验需要称取一定质量的CNTs和固体石蜡，先将固体石蜡在70℃恒温水浴中熔化，再在磁力搅拌作用下将CNTs缓慢加入到熔化的石蜡中，磁力搅拌30min；将所得悬浮液进行2h的超声震荡，即得到CNTs/石蜡纳米复合材料。
将所获得的材料分批放入相变储热箱中，通过分析测试验证了随着CNTs填料的加入，CNTs/石蜡纳米复合材料的蓄热率和放热率显著提高，潜热传递热量时间较长，显热传递热量时间相对较短，因此该相变蓄热系统比传统的热泵热水器系统更稳定，说明CNTs/石蜡纳米复合材可以作为热泵热水器的蓄热材料使用。
不仅于此。纳米复合材料的添加使得62L相变蓄热装置的性能相当于大约128L储水箱的性能，体积大约减小1/2左右。经计算，本实验产生的81L热水含有8845kJ的热量，CNTs/石蜡纳米复合材料储存的热量为10297kJ，相变蓄热装置中剩余的热量仅为1452kJ，热效率可高达86%，而传统热水器和分体式空气源热泵热水器的热效率低于60%。
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