癸酸-硬脂酸/陶粒复合相变储热材料的制备研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

能源储存系统能够在建筑保温制冷、太空储热、公共建筑等行业更加有效地满足社会对高效和环境友好型能源的需求。其中，热能储存技术在目前发展的能源储存系统中最具吸引力。热能储存系统提供了一种重要的机制，能够补偿能源需求和供应之间时间上的不匹配。而热能储存系统分为显热储存和潜热储存，其中潜热热能储存系统的核心就是相变材料。

相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质，以环境和体系的温度差为推动力实现储存放热功能，并且在相变过程中材料的温度几乎不变。按照相变温度可分为高温相变材料(120～850℃)和低温相变材料(0～120℃)两类，也可分为水合相变材料和蜡质相变材料。按照相变形式、相变过程一般可以分为固—固相变、固—液相变、固—气相变及液—气相变4大类。由于固—气相变及液—气相变在相变过程中伴随大量气体的存在，使材料体积变化很大，因此，尽管它们的相变潜热较大，但是实际中很少应用，常用的是固—固相变和固—液相变材料。固—固相变材料目前有3类，即多元醇、高密度聚乙烯和层状钙钛矿；固—液相变材料主要有无机储热材料、有机储热材料以及无机有机复合材料三大类。无机储热材料常用的是醋酸钠类、磷酸盐类、氯化钙类、硫酸钠类、氟化物等，其虽然具有导热系数大、价格便宜等优点，但存在过冷、和腐蚀性强等确定。有机储热材料常用的是高级脂肪烃、醇、羧酸及盐类、某些聚合物，其优点是不发生相分离以及过冷，并且几乎无腐蚀，但是其缺点是成本高，导热系数低；有机无机复合相变材料是综合上述两种材料的优缺点发展而来的，可以很好地结合上述两种材料的优点并充分发挥而避免其各自的缺点。有机无机复合相变储能材料的实质是将固—液相变材料通过与其它材料复合而定形，使其在相变前后均能维持原来的形状（固态），其复合方法主要有将相变材料吸附到多孔基质中、与高分子材料复合以及采用胶囊化技术等。

新型相变材料及相变复合材料一直是国内外关于有机相变材料的研究热点。krupa等制备了低密度聚乙烯/石蜡共混相变材料体系，对其在热循环下的力学性能等进行了研究，结果表明硬质石蜡与ldpe具有更好的共混性能，dma分析表明，在低于石蜡熔点的条件下，硬质石蜡/ldpe共混物具有较为优异的力学性能和尺寸稳定性，其原因可能在于硬质石蜡与ldpe之间较好的共结晶作用。cemilal-kan等以脂肪酸和pmma为研究对象，合成硬脂酸/pmma微胶囊，制备了具有优异外形稳定性的pcm复合材料，使用的脂肪酸包括硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸和月桂酸。研究结果表明，pmma与硬脂酸具有较好的相容性，因降低了材料制备成本，使得制备的复合材料在储能领域具有较好的应用前景。a.sari等在软脂酸中添加了膨胀石墨材料，热导率由纯酸的0.17wm-1k-1提高到0.60wm-1k-1。其中膨胀石墨的质量分数达到了80%，该材料经过3000次储放热实验，依然保持着较好的储热性能，说明膨胀石墨作为一种导热材料，对相变材料也起到很好的保护作用。碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，具有良好的传热性，是一种理想的添加剂。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

（1）采用直接熔融混合的方法制备复合要求的二元共融混合物。

（2）测定陶粒的表观密度、堆积密度、对癸酸—硬脂酸熔融混合物的吸附量、热稳定性、热循环性能等物理性能。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－9周：按照设计方案，制备癸酸-硬脂酸/陶粒复合相变材料。

第10－12周：采用现代测试技术对癸酸-硬脂酸/陶粒复合相变材料的物相、结构等性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]马烽,王晓燕,程立媛.癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研究[j].功能材料,2010,1:180-183.

[2]刘燕,蒋晓曙,陆雷.癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备及性能研究[j].材料导报,2011,1:315-318.

[3]杜开明,彭家惠,李美,胡建英.癸酸-月桂酸二元复合相变材料的相变特性研究[j].广州化工,2009,04:100-103.