碳化木质基导热增强相变储能材料的制备及性能研究文献综述

 2022-06-09 23:17:47

摘要:如今人类面临化石能源枯竭,对能量的利用率还是别较低的水平。因此,大力发展新能源的同时,研发节能环保的新材料技术意义重大。在很多提高能源利用率的方法中,蓄热技术得到重视和快速发展。储热技术有三种类型:潜热、显热和化学反应储能。相变材料(Phase change materials,PCMs)具有的储热功能,能随环境温度的变化来发生相变,通过相变过程吸收和释放热量。研究表明PCMs的优点是化学稳定性好、热存储密度高、储存容量大、成本也低。此外,因为PCMs在相变过程中温度近似恒定,也可在温度控制系统中应用,有更广泛的关注。本文提出的是以聚乙二醇为相变材料、炭化木为三维骨架支撑材料、金属化合物为导热增强材料,利用真空浸渍的方法制备得到炭化木基复合相变储能材料。

关键词:相变材料;储热;聚乙二醇;炭化木

1相变储能材料概述

1.1相变储能原理

相变储能材料是指在一定的温度范围内可改变物理状态,以环境与体系的温度差为推动力,实现储、放热功能,且在相变过程中,材料的温度几乎保持不变。是一种绿色环保可循环使用的储能材料,具有极高的相变潜热,在相变过程中可以吸收或释放大量的能量。从热力学角度分析,相变材料蓄热的原理可分为两种情况[1-2]:

(1)材料内分子的排布状况发生变化:分子有序排列时,分子间振动慢、内能低;分子间无序排列时,分子间振动快、内能高。如图1所示,当分子排列从有序排列向无序排列转变时,材料在宏观上表现为吸热;反之则为放热。这种反应属于物理反应,宏观上表现为材料的熔化凝固等现象,代表有石蜡等有机相变材料的固-液反应。

图1 物理相变原理图[3]

(2)材料内发生键的断裂与重组:如图2所示,分子内发生键的断裂时,需要提供大量的能量来克服原子间的相互作用力;反之,当原子间形成键时,会使得系统内能降低,放出大量热量。这种反应属于化学反应,代表有无机水合物等无机相变材料失水吸水,大部分为固-固相变。

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