中国地质大学北京研究生(中国地质大学北京研究生院官网)




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成果简介

相变材料(PCMs)在潜热存储领域越来越受到关注。为了解决聚乙二醇(PEG)的泄漏行为并提高传热性能,本文,中国地质大学(北京)闵鑫、房明浩教授团队在《Energy Build》期刊发表名为“Carbon Nanotubes Modified Graphene Hybrid Aerogel-based composite phase change materials for efficient thermal storage”的论文,研究提出了一种填充碳纳米管(CNT)和还原氧化石墨烯(rGO)纳米片的自组装混合气凝胶的方法。所制备的具有三维多孔结构的碳纳米管-石墨烯混合气凝胶(CGA)可用作PCM的高吸附性和稳定载体。

经过真空浸渍工艺,获得了高性能的PEG/CGA复合PCM(c-PCM),其 PEG 负载率高达97.6%。此外,经过1000次重复加热/冷却循环后,HM和H SPEG/CGA c-PCM 的值保持在 93.44% 和 92.84%。同时PEG/CGA c-PCMs保持完整,负载率仍能保持高达96.4%,证明PEG/CGA c-PCMs具有可靠的热循环稳定性。PEG/CGA c-PCMs从30℃升至70℃仅需603s,比纯PEG(813s)和PEG/GA复合材料(727s)快得多。并且PEG/CGA(0.586 W/(m∙K))的热导率是纯PEG(0.314 W/(m∙K))的186%。c-PCM和减轻PEG的泄漏,也提高了c-PCMs 的传热性能。这些结果表明PEG/CGA c-PCM可用作环境热管理系统的卓越且稳定的储能材料。

图文导读

图1。(ab) CGA 和 PEG/CGA c-PCM 的制备示意图

图2。CGA-10、CGA-30、CGA-50 和 CGA-70 的形态:(a) 水热后,(b) 浸渍前,(c) 加热后。

图2。(ab) PEG/CGA c-PCM 的 SEM 图像。

图3。PEG PEG/GA 和 PEG/CGA c-PCM 的热特性 (a) DSC 曲线 (b) 实际焓和理论焓 (c) 热损失百分比和焓 (d) 过冷度。

图4。(a) DTG 和 (b) PEG 和 PEG/CGA c-PCM 的 TGA 曲线。

图5。(ab) PEG、PEG/GA 和 PEG/CGA c-PCM 的传热性能

小结

PEG/CGA c-PCMs的传热性能由于结合了高导热率的CNT和GA而大大提高。PEG/CGA的热导率是纯PEG的186%。试验表明,PEG/CGA c-PCMs的传热性能最好,大大提高了潜热蓄热和释放过程中的传热性能。因此,制备的 PEG/CGA c-PCMs 被认为是节能与转换领域最有前途的材料。

文献:

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112384

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