【摘 要】
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十水硫酸钠为常温相变材料,有储能密度大、低成本和安全无毒等优点,在建筑节能领域具较大应用潜力;但其过冷度大,循环过程中相分离严重易失水,实际应用受限。前人针对十水硫酸钠研制出许多新型复合相变材料,但仍沿用传统DSC法表征相变潜热为主的蓄热性能,且对循环稳定性研究基本停留在100次以内,难达到实际应用需求。首先针对解决DSC法试样质量小、T-history法无法应对复合材料非均匀性、理论修正水热交换
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十水硫酸钠为常温相变材料,有储能密度大、低成本和安全无毒等优点,在建筑节能领域具较大应用潜力;但其过冷度大,循环过程中相分离严重易失水,实际应用受限。前人针对十水硫酸钠研制出许多新型复合相变材料,但仍沿用传统DSC法表征相变潜热为主的蓄热性能,且对循环稳定性研究基本停留在100次以内,难达到实际应用需求。首先针对解决DSC法试样质量小、T-history法无法应对复合材料非均匀性、理论修正水热交换法误差控制难等问题。提出测试仓内温度反馈控制环境温度减小系统散热的水热交换法（后简称“环控水热交换法”）,构搭建测试系统,水做为热交换物质,可整体测量复合相变材料潜热。并利用癸酸进行潜热值测试验证,5次独立测试的潜热值结果与前人文献中DSC结果均值偏差为1.08%,相对偏差在1.8%以内。同时该方法对较大体量复合相变材料进行测试,更接近实际工程应用需求。然后利用层状膨胀蛭石的物理阻隔效应,通过薄膜真空负压工艺对十水硫酸钠进行封装,制备复合相变材料片材,以达到抑制十水硫酸钠相分离,防止水分扩散损失,有效提高使用寿命。最后利用环控水热交换法为主等手段,对复合相变材料性能进行评价。结果显示,薄膜真空负压与层状膨胀蛭石的物理阻隔对十水硫酸钠约束作用明显,增强相分离抑制能力,复合相变材料潜热保持效果显著提升;薄膜密封锁水作用使得复合相变材料在循环后期维持潜热稳定。通过优化配比研究,当添加十水硫酸钠质量50%膨胀蛭石的复合相变材料,过冷度为0.5℃,初次相变潜热108.73J/g,500次相变循环后潜热为90.74 J/g,潜热保持率为83.45%,相较未使用薄膜真空封装提升51.4%。另外,经研究发现膨胀石墨导热增强能进一步提升复合相变材料前期相分离抑制效果,添加0.5%膨胀石墨的复合相变材料相变前期循环中潜热保持率高,经300次循环后潜热值为108.57 J/g,比未导热增强复合相变材料提高22.12%,由于石墨分散均匀性等因素致导热增强效果减弱。复合相变材料整体循环稳定性优异,极大提升了十水硫酸钠有效寿命,在建筑节能等领域应用前景广阔。
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