膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的制备及性能研究

相变蓄热系统是利用相变材料发生相变时吸收或释放的潜热进行热量储存,并且在换热过程中,系统温度近似恒定。相变材料的性能是其系统蓄热能力的关键。复合相变蓄热材料是将相变材料与基体材料进行复合制备的相变材料。目前,相变蓄热材料广泛的应用于太阳能储存、电子器件控温、电力“削峰填谷”、蓄电池热管理系统等领域。因此,蓄热技术已成为提高能源利用率的一项重要技术,研究复合相变蓄热材料具有重要的意义。本文选取石蜡作为相变材料,相变温度为52~54℃,膨胀石墨为支撑材料,采用熔融混合法制备出膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料。文中详细介绍了复合相变蓄热材料样品的制备流程。通过实验确定膨胀石墨的制备工艺参数,并采用SEM观察膨胀石墨的内部结构;测定石蜡的相变的体积膨胀率和密度等参数;采用XRD、SEM对复合相变蓄热材料的试样进行物相分析和微观结构表征;通过DSC测试试样的相变潜热,分析样品的蓄热能力;样品在热循环实验中,考察石蜡的渗漏情况,研究膨胀石墨含量对样品性能的影响规律。根据样品在热循环实验中的体积膨胀率的变化及失重情况,确定定形后样品中膨胀石墨的最佳含量。结果表明:膨胀石墨的膨化温度为900℃时,膨胀体积最大,其内部孔洞丰富。经XRD检测分析,样品中并未生成新物质,化学稳定性好。对于未定形的样品,当膨胀石墨含量为10%时,相变潜热为137.39J/g,蓄热密度是229.58J/g,并且在热循环过程中,石蜡没有渗出痕迹,内部组织结构均匀。经30次热循环后,样品的失重率为2.4%,相变潜热从137.39J/g降至136.82J/g,相差0.57J/g。定形后的样品,测试其热循环性能发现,当膨胀石墨含量为30%时,样品在热循环过程中,无石蜡渗出,并且体积膨胀率小于5%,低于石蜡相变的体积变化率12.36%,并且变化幅度小,同时热循环过程中样品几乎无重量损失,热循环稳定性好。