石墨填充復(fù)合相變儲能材料導(dǎo)熱性能和穩(wěn)定性能研究 (2)
2.3 復(fù)合相變儲能材料的密封穩(wěn)定性分析通過對樣品進行熱重分析來研究材料的密封性能。圖4為不同三水醋酸鈉含量樣品的TG曲線圖。
從圖4可以看出,在 70℃恒溫30min的情況下,三水醋酸鈉含量為50%、60% 的樣品的保重率均在90.332% 左右,密封效果相當(dāng)。樣品失重主要是游離水的失重,因為在材料的制備過程中三水醋酸鈉晶體表面的游離水和空氣中的少量水氣會被載體材料包裹,當(dāng)其加熱時,這部分水要首先脫掉,復(fù)合材料中的相變儲能材料并沒有產(chǎn)生很大的損失。但含量為70%時其保重率為81.922% ,失重率明顯變大,密封性能變差,出現(xiàn)結(jié)晶水失水。故在盡量增加儲能單元的情況下要保持較好的密封效果,三水醋酸鈉含量以60%為宜。
圖5為三水醋酸鈉質(zhì)量分數(shù)為60%時,不同膨脹石墨含量填充的復(fù)合相變儲能材料的TG曲線圖。從圖5可以看出,其保重率分別為91.264%、90.619%和90.332% ,加有膨脹石墨的復(fù)合相變儲能材料的失重率比未加膨脹石墨的要低。這一事實說明,由于膨脹石墨的多孔吸附性能,對提高復(fù)合相變儲能材料的密封穩(wěn)定性有促進作用。
2.4 復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱性能分析采用穩(wěn)態(tài)平板法對復(fù)合相變儲能材料的熱導(dǎo)系數(shù)進行測定,圖6顯示了不同含量三水醋酸鈉的復(fù)合相變材料隨膨脹石墨添加量變化的導(dǎo)熱系數(shù)變化情況。
從圖6 可以看出,在三水醋酸鈉含量相同的情況下,復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著膨脹石墨質(zhì)量分數(shù)的增大而變大,且增長速度呈加快趨勢。同時,在膨脹石墨含量不變時,復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨三水醋酸鈉的含量的增加而變大。以上事實說明,添加膨脹石墨對復(fù)合相變儲能材料導(dǎo)熱性能的提高效果明顯,當(dāng)膨脹石墨含量為5%,三水醋酸鈉含量為60%時,復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.891W/(m℃),比未添加膨脹石墨時導(dǎo)熱系數(shù)增加了57.7%;另外,三水醋酸鈉在復(fù)合相變儲能材料體系中既為儲能材料,同時又起到導(dǎo)熱填料的作用,在未添加膨脹石墨的條件下,當(dāng)三水醋酸鈉含量為50% 時,復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.488W/(m℃),而三水醋酸鈉含量為60%時導(dǎo)熱系數(shù)為0.563w/(m℃),增加了15.4%;當(dāng)三水醋酸鈉含量為70% 時,復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)為1.03W/(m℃),比未添加膨脹石墨復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)增加了77.6% ,但此時材料的密封性能較差。
2.5 復(fù)合相變儲能材料換能速率
圖7是三水醋酸鈉質(zhì)量分數(shù)為60%的復(fù)合相變儲能材料的熱能蓄(放)曲線。從圖7可以看出,在復(fù)合相變材料從40℃逐步升至80℃的過程中,材料進行蓄能。未添加膨脹石墨的復(fù)合相變儲能材料蓄能時間為690S,而添加了3% 膨脹石墨蓄能時間只需330S。在復(fù)合相變儲能材料從80℃降到40℃的過程中,材料進行放能。未添加膨脹石墨的復(fù)合相變材料放能所需時問1260S,而添加3% 膨脹石墨放能所需時間為930S。這一事實說明,隨著膨脹石墨的添加,材料的導(dǎo)熱系數(shù)提高,其換能的速率也隨之增大。
3 結(jié) 論a)三水醋酸鈉在復(fù)合相變儲能材料體系中既為儲能材料,同時又起到導(dǎo)熱填料的作用。在未添加膨脹石墨的條件下,當(dāng)三水醋酸鈉含量為50% 時,復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.488W/(m℃),而三水醋酸鈉含量為60% 時導(dǎo)熱系數(shù)為0.563W/(m℃),增加了15.4%。
b)三水醋酸鈉與環(huán)氧樹脂制備的復(fù)合相變儲能材料能夠很好地防止材料在使用時的液相泄露問題;通過向材料中;OIA膨脹石墨,可以進一步提高復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱性能和液相密封性能。當(dāng)膨脹石墨含量為5% ,三水醋酸鈉含量為60% 時,復(fù)合相變儲能材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.891w/(m℃),比未添加膨脹石墨時增加了57.7% ;c)隨著復(fù)合相變儲能材料導(dǎo)熱性的提高其蓄(放)熱所需的時間大大的縮短,從而使得材料的換能速率得到了很大的提高。