介孔SiO_(2)负载有机基二元定型复合相变储能材料的性能研究

摘要

能源是人类赖以生存的基础,随着人口增长,生产力的提高,人们对能源的需求量日益增多。而目前人类所利用的能源大多为不可再生的,能源问题逐渐浮现在人类社会中,成为人类未来发展的首要难题。从而使人们把目光转向到能量保存的方法上,研究保存能量的方法,减少能源在释放能量时的热量损失,从而提高新、旧能源的利用率,而这种保存能量的方法所使用的材料,即为储能材料。为了探索性能更加优异的相变储能材料,本研究选用二元有机酸复合材料为相变芯材,癸酸/硬脂酸(CA-SA),并采用溶胶凝胶法对相变芯材进行包覆处理。其中,对CA-SA采用介孔SiO_(2)进行包覆,介孔SiO_(2)主要以正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,按照不同配比获得不同形貌结构的介孔SiO_(2)小球。然后以介孔SiO_(2)作为载体,CA-SA为相变芯材,介孔SiO_(2)通过界面作用和毛细作用将相变芯材吸附在微球中,构建介孔SiO_(2)负载型CA-SA定型复合相变储能材料。同时,探究了具有不同孔结构的介孔SiO_(2),以及不同质量比的CA-SA对复合相变材料储能性能的影响。介孔SiO_(2)负载二元有机酸CA-SA复合材料,得到了负载量为60%的定型复合相变储能材料。经过热性能分析,结果证明了该复合材料有较大的相变潜热,适宜的相变温度,并在适用温度内具有良好的热稳定性。与此同时,研究结果明显地发现,介孔SiO_(2)对该复合相变材料的热性能及稳定性影响较小,其主要作为载体,并在一定程度上实现了对复合相变储能材料的有效封装作用。然而,有机酸的质量比却对负载型复合相变储能材料的热性能及稳定性有较大影响。最后,研究进一步表明,该材料经过50次循环热测试后,仍能够表现出良好的热性能稳定性。介孔材料负载型有机基二元复合相变储能材料为研发其他性能优异、储能效果更好的新型相变储能材料提供良好的理论基础,并有望成为在特殊应用领域的新型可实际利用材料。