微膠囊相變儲(chǔ)熱材料的制備及性能研究.pdf

1、利用物質(zhì)相態(tài)變化時(shí)的潛熱對(duì)能量進(jìn)行存儲(chǔ)利用的微膠囊相變儲(chǔ)熱材料不僅可有效解決能量供求在時(shí)空上的不匹配、提高能源利用率，而且可解決單一相變儲(chǔ)熱材料存在的相分離、易泄露、儲(chǔ)存和運(yùn)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(chǔ)熱材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征與測(cè)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(chǔ)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(cè)試手段對(duì)石蠟/SiO2的結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)熱性能及穩(wěn)定性進(jìn)行了表征測(cè)試，分析了其合成機(jī)理。結(jié)果表明，采用乳化法和反相乳化法均可得到石蠟與SiO2簡(jiǎn)單嵌合、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的石蠟/SiO2微膠囊相變儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǔ)熱性能和穩(wěn)定性優(yōu)異的石蠟/SiO2微膠囊相變

4、儲(chǔ)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(chǔ)熱材料，研究了核殼比、乳化劑用量對(duì)石蠟/CS成球效果及放熱性能的影響，得到石蠟/CS復(fù)合相變儲(chǔ)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(chǔ)上，采用SEM和FTIR對(duì)石蠟/CS復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，采用DSC、TG和熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了性能測(cè)試。結(jié)果表明，石蠟/CS復(fù)合相變儲(chǔ)

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(chǔ)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(chǔ)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(fù)合囊壁的石蠟/CS-SiO2微膠囊相變儲(chǔ)熱材料，考察了乳化劑種類及添加量對(duì)放熱時(shí)間及失重率的影響，

6、采用不同分析測(cè)試手段對(duì)石蠟/CS-SiO2微膠囊相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試。結(jié)構(gòu)表明，當(dāng)乳化劑CTAB用量為石蠟量的1％時(shí)可制備得到石蠟含量為62.13％的微膠囊相變儲(chǔ)熱材料，石蠟/CS-SiO2的熔融和結(jié)晶相變溫度分別為61.6℃和57.5℃，對(duì)應(yīng)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?zé)o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(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。采用SEM、FTIR、XRD、DSC和TG等分析測(cè)試手段對(duì)石蠟/SiO2微膠囊復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試，分析了自組裝機(jī)理。結(jié)果表明由于正負(fù)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(jié)構(gòu)，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