非冷凍低溫區(qū)定形相變蓄冷劑的研究.pdf

1、近年來(lái)，相變材料(Phase change materials，PCMs)是研究較為熱門(mén)的課題，相關(guān)應(yīng)用材料很多，但是對(duì)于有機(jī)物復(fù)配應(yīng)用于非冷凍低溫區(qū)的蓄冷劑的相關(guān)研究較少，本文選擇以十四烷為代表的中長(zhǎng)鏈烷烴、月桂酸和正癸酸為代表的多元脂肪酸、月桂酸甲酯和水楊酸乙酯為代表的酯類化合物、正癸醇為代表的多元醇類物質(zhì)，通過(guò)初篩和復(fù)配等一系列實(shí)驗(yàn)得到相變溫度在冷藏區(qū)間，且相變潛熱較高，可用于冷鏈運(yùn)輸?shù)南嘧冃罾鋭?。研究主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi):以凝

2、固點(diǎn)下降的原理作為理論依據(jù)，對(duì)二元混合物的最低共融溫度和相應(yīng)的儲(chǔ)熱值進(jìn)行測(cè)算，并以此為依據(jù)篩選出符合目標(biāo)溫度且相變潛熱較高的兩種混合物;保證兩種物質(zhì)充分混合，然后用差示掃描量熱儀對(duì)復(fù)配物進(jìn)行測(cè)試，對(duì)進(jìn)一步篩選后的復(fù)配物做凍融循環(huán)測(cè)試和溫度-時(shí)間(Temperature-time，T-t)測(cè)試;選用真空吸附法將相變蓄冷劑吸附至孔隙豐富的硅藻土和膨脹石墨中，得到定形相變蓄冷劑PCMs/SiO2·nH2O和PCMs/膨脹石墨。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:<

3、br>　　(1)通過(guò)差示掃描量熱法(Differential Scanning Calorimeter,DSC)測(cè)試初步篩選得到熱物性良好的有機(jī)物，十四烷、月桂酸甲酯、正癸醇三種物質(zhì)的Onset溫度均在0-6℃之間，且相變潛熱較高，因此具有研究?jī)r(jià)值;月桂酸、正癸酸Onset溫度較高，主要應(yīng)用于中高溫區(qū)域，在太陽(yáng)能等儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用較多，所以選取二者作為相變調(diào)節(jié)劑分別與其他三種物質(zhì)進(jìn)行復(fù)配，旨在得到相變溫度適宜、儲(chǔ)能值較高、成本較低的復(fù)配物。

4、
　　(2)分別采用熱力學(xué)公式理論測(cè)算和DSC測(cè)定方法考察復(fù)配物的相變溫度和相變潛熱，結(jié)果表明兩者的結(jié)果相接近，因此熱力學(xué)公式在相變蓄冷物質(zhì)的篩選中具有一定的指導(dǎo)意義。對(duì)初篩的復(fù)配有機(jī)物進(jìn)行DSC、凍融循環(huán)測(cè)試。結(jié)果表明，月桂酸/十四烷復(fù)配物中月桂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.12％時(shí)，具有最好的共熔性和穩(wěn)定性，此時(shí)的相變溫度4.03℃，相變潛熱207.05J/g，月桂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.17％時(shí)，復(fù)配物的相變溫度3.89℃，成本較低，相變潛熱為1

5、92.61J/g;正癸酸/十四烷復(fù)配物中的正癸酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.68％時(shí)，復(fù)配物性質(zhì)穩(wěn)定，相變潛熱191.06J/g;正癸酸/正癸醇復(fù)配物中正癸酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在34.51％～47.24％間，相變溫度在0.96～3.60℃之間，相變潛熱在155～171J/g之間;正癸酸/月桂酸甲酯復(fù)配物相變潛熱在170J/g左右，可作為0℃左右相變材料;正癸酸/十四烷復(fù)配物中正癸酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.84％時(shí)，Onset溫度3.18℃，相變潛熱200.95J/g

6、。
　　(3)選用真空吸附法，將五組復(fù)配物吸附至硅藻土的孔隙中，結(jié)果表明:蓄冷劑適宜添加量在25％～35％;且由掃描電鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)掃描結(jié)果可知硅藻土吸附蓄冷劑以后，孔隙基本被填滿;通過(guò)滲透性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吸附后的相變材料在相變過(guò)程中由于存在分子作用力等，而很難從孔隙中泄露。因此，制備得到的定形相變蓄冷劑(PCMs/SiO2·nH2O)在發(fā)生相變時(shí)不易發(fā)生液體泄露，容易封裝，解決

7、了液體封裝存在的問(wèn)題，具有一定的應(yīng)用前景。
　　(4)選用真空吸附法，將五組復(fù)配物吸附至膨脹石墨的孔隙中，結(jié)果表明蓄冷劑適宜添加量在85％～87％;由SEM電鏡掃描可以看出，五種不同蓄冷劑吸附至膨脹石墨后，基本填充滿吸附劑的孔隙，而且結(jié)構(gòu)更加緊密;同樣地，滲透性實(shí)驗(yàn)表明，吸附后的相變材料在相變過(guò)程中由于分子作用力等而很難從孔隙中泄露。但是制備得到的“固-固”定形相變材料（PCMs/膨脹石墨）體積較大，若能解決體積大的問(wèn)題，將具有較