微膠囊相變儲熱材料的制備及性能研究.pdf

1、利用物質(zhì)相態(tài)變化時的潛熱對能量進行存儲利用的微膠囊相變儲熱材料不僅可有效解決能量供求在時空上的不匹配、提高能源利用率，而且可解決單一相變儲熱材料存在的相分離、易泄露、儲存和運輸困難等問題。因此，本文以石蠟為相變材料，制備了不同硅源體及殼聚糖(CS)為壁材的石蠟基微膠囊相變儲熱材料，并對其結構和性能進行了表征與測試。
　　在水溶液中，以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，分別采用乳化法和反相乳化法兩種乳化工藝，通過溶膠-凝膠法制備了Par

2、affin/SiO2-E和Paraffin/SiO2-R兩種石蠟/SiO2微膠囊相變儲熱材料，采用紅外光譜儀(FTIR)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、示差量熱掃描儀(DSC)和熱失重分析儀(TG)等分析測試手段對石蠟/SiO2的結構、儲熱性能及穩(wěn)定性進行了表征測試，分析了其合成機理。結果表明，采用乳化法和反相乳化法均可得到石蠟與SiO2簡單嵌合、結構穩(wěn)定的石蠟/SiO2微膠囊相變儲熱材料，其石蠟包覆量分別為47.4

3、5％和61.88％，熔化潛熱分別為78.73J/g和101.98J/g，凝固潛熱分別為77.14J/g和101.28J/g。加速熱循環(huán)實驗結果表明，熱循環(huán)前后Paraffin/SiO2-E的相變潛熱變化率分別為25.02％和22.31％，熱失重率改變12.15％; Paraffin/SiO2-R的相變潛熱變化率分別為2.81％和3.43％，熱失重率僅改變0.05％，即采用反相乳化法更適合制備儲熱性能和穩(wěn)定性優(yōu)異的石蠟/SiO2微膠囊相變

4、儲熱材料。
　　采用溶膠-凝膠法，通過氫氧化鈉固化交聯(lián)殼聚糖(CS)制備了大小均一、形貌規(guī)整、表面光滑的球形石蠟/CS微膠囊相變儲熱材料，研究了核殼比、乳化劑用量對石蠟/CS成球效果及放熱性能的影響，得到石蠟/CS復合相變儲熱材料的最佳制備工藝為核殼比為5∶1、乳化劑用量為5％。在此基礎上，采用SEM和FTIR對石蠟/CS復合相變儲熱材料進行了結構表征，采用DSC、TG和熱循環(huán)實驗對其進行了性能測試。結果表明，石蠟/CS復合相變儲

5、熱材料中石蠟的包覆率為79.80％，其熔化和凝固潛熱分別為103.97J/g和111.24J/g，具有較好的儲熱性能。200次熱循環(huán)后石蠟/CS相變潛熱變化率分別為3.86％和1.49％，熱失重率變化2.1％，具有良好的儲熱穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。
　　在水介質(zhì)中，以TEOS為硅源，采用反相乳化工藝通過溶膠-凝膠法制備了以CS-SiO2為復合囊壁的石蠟/CS-SiO2微膠囊相變儲熱材料，考察了乳化劑種類及添加量對放熱時間及失重率的影響，

6、采用不同分析測試手段對石蠟/CS-SiO2微膠囊相變儲熱材料進行了結構表征和性能測試。結構表明，當乳化劑CTAB用量為石蠟量的1％時可制備得到石蠟含量為62.13％的微膠囊相變儲熱材料，石蠟/CS-SiO2的熔融和結晶相變溫度分別為61.6℃和57.5℃，對應的相變潛熱分別為80.832J/g和86.73J/g。200次加速熱循環(huán)后石蠟/CS-SiO2相變潛熱變化率分別為0.64％和0.05％，熱失重無變化，表現(xiàn)較好的穩(wěn)定性。
　

7、　在水介質(zhì)中，以硅酸鈉為硅源，采用反相乳化工藝通過溶膠-凝膠法制備了石蠟/SiO2微膠囊復合相變儲熱材料。采用SEM、FTIR、XRD、DSC和TG等分析測試手段對石蠟/SiO2微膠囊復合相變儲熱材料進行了結構表征和性能測試，分析了自組裝機理。結果表明由于正負離子的吸引作用，硅酸陰離子在呈陽離子環(huán)境的乳化液滴表面密致排列，硅酸縮合形成SiO2網(wǎng)格結構，最終形成密致網(wǎng)格包覆的均一規(guī)則球形石蠟/SiO2微膠囊。石蠟/SiO2中石蠟包覆量為5