HCPs 基/棕榈酸复合相变材料的制备及其储热性能
2020-07-08刘志红张雪薇
刘志红, 吴 唯, 张雪薇
(华东理工工大学材料科学与工程学院,中德先进材料联合研究中心,上海 200237)
近年来,由于各种能源消耗的增加以及能源供需之间的巨大不匹配,发展可靠的储能技术受到了极大的关注。热能储存技术,特别是潜热储存,已被证明是一种成本低、可再生的能量储存技术。对于潜热储存,能量是在相变材料(Phase Change Materials,PCMs)熔化和凝固过程中储存或释放的[1-2]。目前,PCMs 已广泛应用于余热回收、热能输送、空调、太阳能利用等众多热能存储管理系统中,并且具有储能密度高、温度恒定、重复使用等优点。然而,像棕榈酸(Palmitic Acid,PA)等广泛使用的有机相变材料,在传统方式中使用时通常存在几种问题,例如在相变过程中容易发生泄漏和体积变化,导热率较低以及必须使用特殊的潜热装置,极大地限制了PCMs的实际应用。因此,如何制备形态稳定的相变材料(Shape-Stabilized PCMs,ss-PCMs)已经成为近些年来的研究热点。
通常解决方案是将支撑材料浸渍在熔融相变材料中以制备形状稳定的复合相变材料。这些支撑材料主要包括金属泡沫、聚合物微胶囊、膨胀石墨(Expanded Graphite,EG)、多孔二氧化硅、金属有机框架(Metal Organic Framework,MOFs)和微孔有机聚合物(Microporous Organic Polymers,MOPs)等。相比于其他支撑骨架,超交联聚合物[3](Hyper-crosslinked Polymers,HCPs)具有比表面积高、孔体积大、热稳定性高、质量轻、制备工艺简单和易于大规模生产等特点,使其成为相变储热领域最有发展潜力和应用价值的材料之一。以往的超交联聚合物合成需要特定的官能团(如−CH2Br,−CH2Cl 等),与这些方法相比,Scholl 偶联法可以使用廉价的催化剂如无水三氯化铝,使芳环之间直接相连从而获得多孔骨架,具有潜在的应用前景。……
