肉豆蔻酸／膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究-论文.pdf

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1、第35卷第8期太阳能学报Vo1．35．No．82014年8月ACTAENERGIAESOLARISSINICAAug，2014文章编号：0254．0096(2014)081493．06肉豆蔻酸／膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究曹晓玲，袁艳平，汪玺，张楠，杨晓娇(西南交通大学机械工程学院，成都610031)摘要：以肉豆蔻酸(MA)为相变材料，膨胀石墨(EG)为基体，通过膨胀石墨对肉豆蔻酸的吸附作用制备一系列肉豆蔻酸，膨胀石墨(MA／EG)复合相变材料，发现肉豆蔻酸与膨胀石墨的最佳质量比为15：1。通过SEM、DSC和蓄／放热实验对复合相

2、变材料的微观结构和热性能进行分析表征。研究结果表明，MA均匀分布于EG的网状多孔结构中。MA／EG复合相变材料的相变温度和相变潜热分别为53．19℃和191．75J／g，且与MA相比变化不大。蓄／放热实验结果表明，MA／EG单元蓄热时间比MA单元缩短了32．25％，放热时间比MA单元缩短了49．07％，MA／EG相变单元的蓄／放热速率较MA有很大提高。关键词：肉豆蔻酸；膨胀石墨；最佳质量比；蓄／放热速率中图分类号：TK512文献标识码：A用在保留脂肪酸类相变材料优点的同时，又提高了0引言脂肪酸类相变材料的导热系数，强化了脂肪酸类相膨胀石墨

3、(EG)是石墨的衍生物，可通过可膨胀变材料的传热性能，并能一定程度上防止材料的泄石墨在高温下膨胀而得。EG不仅保持了石墨原有露。FangGuiyin等制备了不同质量比的硬脂酸／的优异导热性能，且具有呈现蠕虫状的多孔结构，膨胀石墨定形潜热蓄热材料，实验研究了其热扩散A．Celazrd等n_指出石墨的孔隙由粒子之间和粒子速率，研究结果表明，热扩散速率相比纯硬脂酸提内部的网状孔洞构成，EG的孔隙率高达99．3％，高了1O倍，并能有效防止硬脂酸的渗漏。Y．Nishi等”指出EG内部最大孔径可到600m，A．Karaipekli等，分别制备了硬脂酸

4、膨胀石墨和康飞宇等认为膨胀石墨独特的孑L隙结构对大分子棕榈酸／膨胀石墨定形复合相变材料，将硬脂酸和棕的油类物质和液态有机物具有较强的吸附性。榈酸的导热系数提高了2．5倍以上，并通过实验验ZhangZhengguo等制备了石蜡／膨胀石墨复合相变证了复合相变材料的热稳定性。ZhangNan等川材料，膨胀石墨对石蜡的最大吸附量为92％，且复分别研究了月桂酸．肉豆蔻酸．棕榈酸／膨胀石墨，肉合相变材料的蓄／放热时间比石蜡明显缩短。张秀豆蔻酸．棕榈酸．硬脂酸／膨胀石墨复合相变材料的荣等。研究了石墨／石蜡复合相变材料的导热性能，制备及传热特性，研究结果

5、均表明添加膨胀石墨可发现随着膨胀石墨质量分数的增加，固态及液态复明显增强相变材料导热性能。合材料的导热系数均呈非线性显著增长。近年来，将相变材料作为蓄热介质应用到太阳脂肪酸类相变材料具有相变潜热大、无毒、腐能储热系统中成为研究的热点，M．Mazman等¨认蚀性较小、不存在过冷现象、与传统材料兼容性好为用于相变蓄热水箱的相变材料相变温度应在50—等优点，是具有应用潜力的相变储热材料之一。但60℃，并选用石蜡一硬脂酸、石蜡一棕榈酸和硬脂酸．其导热系数较低，且在固．液相变过程中出现液体渗肉豆蔻酸3种复合相变材料作为潜热蓄热材料，实漏等缺点，严重

6、制约了其在热能储存中的应用。利验结果表明，石蜡．硬脂酸复合相变材料效果最好，用膨胀石墨对液态脂肪酸类相变材料的吸附作可使太阳能热水器系统效率提高74％，但其较低的收稿日期：2013—09—27基金项目：国家自然科学基金(51378426)；教育部新世纪优秀人才支持计~itJ(NCET一11-0714)；四川省科技创新苗子工程(2012ZZ066)通信作者：袁艳平(1973一)，男，博士、教授、博士生导师，主要从事相变储能在暖通空调领域的应用，隧道及地下建筑热湿环境控制方面的研究。ypyuan@home．swjtu．edu．cn1494太阳

7、能学报35卷导热系数影响了系统的蓄／放热速率。L．F．Cabeza马弗炉(SX2—5—12，额定功率为5kW)，上虞市道墟等n和I．Manuel等n在太阳能储热水箱中加入了化验仪器设备厂；真空恒温干燥箱(DZF6050，温度装有CH，COONa·3HO(相变温度为58cc)和石墨复范围50～200oC)，上海东荣丰科学仪器有限公司；电合相变材料的相变单元，混合相变材料的导热系数子天平(TD5002A，测量精度0．01g)，天津市天马仪为2-5W／(m·K)，实验结果表明，相变单元储存的热器厂。扫描电子显微镜(SEM，Quanta200，美

8、国Fei量能提供更长时间的热水供应，但CH，COONa·3H：O公司)；差热扫描量热仪(DSC，NETZSCH449．C，德过冷度较大，且和石墨之间易出现分层现象。巫江国Netzsch公司)，