硬脂酸混合相变材料

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1、第35卷第6期北京工业大学学报Vol.35No.62009年6月JOURNALOFBEUlNGUNlVERSITYOFTECHNOLC后YJun.2009脂酸与Na2HP04-12H20混合相变材料储能性唐志伟，赵化涛，陈志锋(北京工业大学环境与能源工程学院，北京100124)摘要z应用傅里叶变换红外光谱分析、差示扫描量热分析(DSC)方法对Na2HP04.12H20与硬脂酸混合相变储能材料的相变稳定性和储能性能进行了研究，测定了混合材料的比热容.结果显示，混合相变材料中硬脂酸的各个基团和化学键的振动吸

2、收峰仍然存在，表明硬脂酸与Na2HP04.12吨。这2种结晶材料具有非常好的化学相容性.这2种有机、无机材料的性质使它们的混合很好地解决了Na2HP04.12H20的过冷问题和硬脂酸的低比热容的缺点，达到了互补的效果.关键词:相变材料:储能;硬脂酸;Na2HP04.12H20;化学稳定性中固分类号:TQ225.1文献标识码:A文章编号:0254-0037(2009)06一0809-06随着全球能源的日益短缺和人们节能意识的提高，储能技术和储能材料正成为国内外研究的热点.相变储能技术可用来解决能量供给和需

3、求在时间和空间上不匹配的矛盾，是提高能源利用率的有效手段，在太阳能利用、电力的"移峰填谷"、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑等领域具有广阔的应用前景[L5].潜热储能按照相变的方式一般可分为:回-固相变、固一液相变、固一气相变、液一气相变.由于后2种相变方式在相变过程中有气体产生，使得材料的体积变化很大而难以控制，在实际应用中很少被选用.而通常固一固相变材料的相变温度较高，适于用作建筑材料的固一固相变材料难以获得.固-液相变材料由于其发生相变的温度比较合适，潜热较大，体积变化相对较小，是目前应用最

4、广泛的相变储能材料.但是，固一液相变材料在相变过程中有液相产生，具有一定的流动性，因此必须要有容器盛装，容器必须密封，以防止泄漏而腐蚀或市染环境，并且容器材料相对相变材料而言必须是惰性的，这在很大程度上束缚了固一液相变材料在实际中的应用.利用可相容的有机一无机相变材料做成肢体则可以较好地解决材料处于液相时易于流动的问题.这种肢体材料在固态时具有一定的柔韧性，易于成型且制备工艺简单，此外，它还价廉易得.这是相变材料制取的一个很好的发展方向[61].问题在于要合理利用有机与无机材料本身各自的特点，进行适当的

5、折中，实现有机与无机之间的互补性，以达到更好的利用效果.本文主要研究采用硬脂酸与Na2HP04•12H20~.昆合的相变储能材料，通过实验分析，评定其应用性能.1混合材料的制备1昆合材料的制备主要采用溶胶一凝胶法.在采用溶胶一凝胶法制备的有机一无机材料中，有机相和无机相对于最终材料的性质有以下贡献:无机物赋予材料高强度、高导热性、高模量、高耐划痕、耐腐蚀等特性;有机相赋予材料低密度、良好的柔韧性、较强的蓄热能力等特性.因此，可以很方便地通过改变参与温合的有机、无机组分含量，实现材料的性能调剂，从而得到所

6、需性能的材料.除具有上述优点外，混合材料还具有操作简单、过程易于控制、制备温度低等优点.将lOg硬脂酸(分析纯)置于三口烧瓶中，通过恒温磁力加热搅拌器，在75'c时加热搅拌至硬脂酸全收稿日期:2007-11-02.作者简介:唐志伟(1966-)，男，湖南邵阳人，副教授.810北京工业大学学报2009年部溶解.将40g干燥的Na2HP04012H20(分析纯)研成粉末，缓慢均匀地加入熔融的硬脂酸中，同时加入质量分数为2%-3%的聚丙烯酷胶，持续搅拌10min，即可得到试验所需混合材料.该混合材料为乳白色胶

7、状体，具有一定的可触变性，受挤压可以使其变得更具柔韧性.在对肢体进行反复加热、再冷却、再密闭的情况下，胶体状态保持不变.2无机材料过冷问题的解决方案Na2HP04012H20是无色透明的单斜晶系菱形晶体，熔点34.6t，固一液相变潜热247J/g.这是常用的一种无机相变材料，其作为储能材料的缺点是存在相分离和过冷的问题.硬脂酸是白色单斜晶系菱形晶体，熔点70t，固一液相变潜热200J/g，其本身可作为各种金属盐的溶剂，且硬脂酸兼有配合剂和表面活性剂的双重作用，各种金属离子在液相可达到均2.6匀稳定的温合

8、.在合成过程中硬脂酸不需要水的参~2.0与，从而防止了金属离子的水解沉淀现象.同时由于刨‘~ty硬脂酸与Na2HP04012H20具有相同的单斜晶系菱记1.4形晶体结构，作为Na2HP04012H20的成核剂十分有0.8.L效[8].图1是Na2田04012H20中添加硬脂酸时的过o246810121416循环/次冷度测试图.经过多次冷却实验表明，Na2HP04012H20的过图1加入硬脂酸作为成核剂的Na2田04012H20冷度在用急水冷