高各向异性十六酸/膨胀石墨定形相变储热材料的性能

摘要

以十六酸(Hexadecanoic acid,HA)作为基材,添加硫化膨胀石墨(Expanded graphite,EG)作为高导热支撑材料,采用改进的熔融共混-凝固定形法制备了高定形精度的HA/EG复合相变材料(Phase change materials,PCMs)样品.对不同参数的复合定形PCMs的热性能进行了系统的测试,考察了样品的微观结构、官能团分布和结晶相以及不同质量分数的EG和样品密度对定形PCMs热性能的影响规律.结果表明,HA与EG均匀混合,且随着HA质量分数和样品密度的增大,两相结合的饱满度提高;HA与EG之间未发生化学反应,仅通过物理作用将HA吸附至EG的多孔结构;纯HA和EG质量分数为30％的定形PCMs的熔融焓分别为275.35 kJ/kg和193.01 kJ/kg,熔点分别为59.53°C和61.08°C.当EG的质量分数为30％且样品密度为900 kg/m3时,HA/EG定形PCMs的水平热导率高达38.42 W/(m·K),相比于纯HA(0.162 W/(m·K))提高了约236倍;而其垂直热导率仅为2.68 W/(m·K),还不及水平热导率的1/14,表现出较高的各向异性.循环稳定性测试结果表明,EG的质量分数为24％和30％的各样品的泄漏量极小,其泄漏量低于0.85％,均未出现明显的泄漏,表现出良好的储/放热循环稳定性.HA/EG定形PCMs是一种性能优良的潜热储存材料,在太阳能热利用中具有广阔的应用前景.