黏土基復合相變儲熱材料的制備及性能的研究.pdf

1、隨著能源危機的加劇，能量的可持續(xù)利用及可再生性成為國內外研究的熱點。相變儲熱技術通過利用物質的相變潛熱進行能量儲存與轉化，從而解決了能量供求在時間和空間上的不匹配，提高能源的可再生性和可持續(xù)利用。相變儲熱材料(phase change materials，PCMs)，是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的材料，該類材料廣泛應用于工業(yè)廢熱回收、太陽能利用等領域。
　　 單一相變材料具有不易儲存和運輸，固液相易分離等缺陷，復合相變儲

2、熱材料的研制可彌補這些不足。常見的復合相變儲熱材料分為三類，即高分子基定型復合相變儲熱材料，微膠囊復合相變儲熱材料和黏土基復合相變材料。其中黏土基復合相變儲熱材料具有原料易得，生產成本低，熱穩(wěn)定性高和熱導率高等優(yōu)點。因此，本文以不同的黏土載體吸附硬脂酸制備了三類復合相變儲熱材料，旨在解決制備方法對黏土基復合相變儲熱材料結構及性能的影響問題，以及黏土的活化對復合相變儲熱材料結構性能影響問題。
　　 本文以硬脂酸(Stearic A

3、cid，SA)為相變基質，鈉基蒙脫土(Na+-montmorillonoid，MMT)為載體，通過熱熔真空注入法制備了M-SA/MMT復合相變儲熱材料，通過溶液溶解浸漬法制備了S-SA/MMT復合相變儲熱材料。分別采用紅外、掃描電鏡、x-射線衍射和示差量熱掃描等方法對上述兩種材料進行結構與性能的表征。結果表明：兩種方法制備的復合相變儲熱材料具有相似的形貌和結構，說明制備方法對復合相交儲熱材料的結構影響影響不大；SA以物理作用吸附于MMT

4、片層結構中。加速熱循環(huán)試驗證明熱熔真空注入法制備的材料儲熱性能較好。
　　 采用熱活化處理鈉基蒙脫土，并用熱熔真空注入法制備了M-SA/a-MMT復合相變儲熱材料，通過紅外、掃描電鏡、X-射線衍射和示差量熱掃描等對復合材料進行表征。結果表明：M-SA/a-MMT復合相變儲熱材料內部未發(fā)生化學變化，SA與a-MMT以物理作用結合；兩種材料結合緊密，原材料結構保持較好。加速熱循環(huán)實驗表明，M-SA/a-MMT結構穩(wěn)定，未出現明顯變化

5、；熱性能幾乎沒有損失，在儲/放熱實驗中，升溫/降溫平臺依然存在。通過與制備的M-SA/MMT進行比較，發(fā)現相變潛熱提高了4.2J/g。表明對MMT進行熱活化有利于SA與MMT兩種原料的結合，且有利于提高復合相變材料的儲熱性能與穩(wěn)定性。
　　 以熱活化處理后的凹凸棒石黏土(attapulgite，ATP)為吸附載體，通過熱熔真空注入法制備了M-SA/a-ATP復合相變材料，并采用紅外、掃描電鏡、X-射線衍射和示差量熱掃描進行表征。

6、結果表明，M-SA/a-ATP相變復合材料中SA與a-ATP之間未發(fā)生化學反應，SA均勻的包覆在ATP棒狀晶體表面，形成光滑的棒狀結構，同時凝固在ATP內部孔隙和雜質蒙脫石片層中。SA與a-ATP結合緊密，且其晶體結構未被破壞。加速循環(huán)儲/放熱實驗表明，M-SA/a-ATP復合材料熱穩(wěn)定性良好。
　　 將制備的M-SA/MMT、M-SA/a-MMT和M-SA/a-ATP三類材料與文獻中描述的其它黏土基復合相變材料進行對比，發(fā)現自