简述石墨包封形式金属相变储能材料

结合石墨的优异特性,研究人员不断优化封装工艺,取得了显著成果。石墨作为封装材料的高效应用,不仅解决了相变材料泄露问题,还显著提升了成品的光热转换、电热转换及阻燃性能。随着石墨性质研究的深入,未来有望开发出更高效、更可靠的石墨包封金属相变储热胶囊,为解决能源利用局限性提供更佳方案。

...通过悬浮聚合工程设计高封装率聚合物相变亚微胶囊

四川大学符笑伟副研究员团队,通过悬浮聚合工程设计,成功研发了高封装率聚合物相变亚微胶囊,这一创新为热能存储与应用提供了新途径。随着能源效率提升与可持续能源利用率增加的需求日益迫切,相变材料(PCM)作为热能存储的核心技术,因其能量存储密度大和恒温特性,展现出巨大潜力。

复合结构储热材料的微封装主要通过微胶囊化以及定形结构实现。微胶囊相变材料主要是以高分子聚合物或者无机材料为壁材、PCM 材料为芯材,采用固定形状包裹技术制备而成的复合结构储热材料。微胶囊方法主要包括原位聚合、界面聚合、悬浮聚合、喷雾干燥、相分离以及溶胶-凝胶和电镀等工艺。

相变材料的研究进展?

相变材料的研究进展1-1 相变材料的分类相变材料是可将一定形式的能量在高于其相变温度时储存起来,而在低于其相变温度时释放出来加以利用的储能材料。它主要由主储热剂、相变点调整剂、防过热剂、防相分离剂、相变促进剂等组分组成。相变材料种类很多,从所储能量的特点看,分为储热材料和储冷材料两类。

未来,相变储热和卡诺电池技术的进一步发展包括深入研究固液相变机理,优化金属相变材料性能,实现储热单元的多目标优化,以及卡诺电池的关键部件研发和多场景应用的深入探讨。这些研究为构建智能能源管理系统提供了坚实的基础。

进入20世纪90年代,特别是对相变材料(PCM)在石膏板、墙板和混凝土构件等建材中的处理技术取得了显著进步。随后,对PCM在混凝土试块、石膏墙板等领域的应用持续不断,显示出强大的研究活力。

新型无机盐储热材料的研究进展,通过掺杂优化了性能。对于无机相变材料,解决过冷和相分离问题至关重要,通过成核剂和增稠剂的应用,强化了传热效率。强化换热面积,如矩形和环形翅片设计,是提高储冷效率的关键因素。

新型相变内存技术在存储密度、速度和功耗上取得显著进展。与闪存或磁硬盘相比,相变内存有望在音乐播放器、数码相机等便携设备中取代闪存,并最终替代硬盘。该技术的原型设备实现500倍于当前闪存的数据读写速率,功耗仅为闪存的一半,采用22nm生产技术,存储单元尺寸更小。

相变材料的储能密度与什么有关

其中,潜热储能是利用相变材料的相变潜热来储热,储能密度大,储热装置简单、体积小,而且储热过程中储热材料近似恒温,可以较容易地实现室温的定温控制,特别适用于建筑保温节能领域。从蓄热的温度范围看,可分为高温、中温和低温3类。

水合盐属于无机相变储热材料,工作原理为固液相变储放热,固态时加热材料使其融化,将热量存于液态的水合盐;水合盐从液态开始结晶转变为固态的过程即为放热过程。水合盐由于价格低廉、易得、储热密度大、相变体积变化小等优点备受青睐。

相变材料是一种特殊材料,它在特定温度范围内发生相变时,会吸收或释放大量热量。这种特性使其在能源储存和温度调控方面展现出巨大的潜力。在上海市青年科技启明星计划、国家自然科学基金和上海市纳米技术专项等项目的支持下,我们研发出了一种纳米石墨相变储能复合材料,它具有显著的优势。

PCM材料及微胶囊产品技术介绍

通过微胶囊化,可以控制物质释放、防止挥发、降低毒性,提高产品的稳定性和兼容性。例如,粉末化技术将液体油脂制成固体粉末,既方便添加,又能防止风味损失;而微胶囊化的药物制剂可以实现定向释放,减少副作用。

通过非共价相互作用,固-液相变组分与聚合物支撑材料混合,形成封装率低于80%的形状稳定的PCM。固-固聚合物相变材料通过共价键限制分子链运动,避免相变组分泄漏,但导致潜热效率(η)和潜热密度(ΔH)下降。

Outlast是一种革命性的材料,以其独特的温度调节性能脱颖而出。通过在粘胶纤维中嵌入Oustlast微胶囊,这种材料实现了前所未有的气候适应能力。它利用相变材料(PCM)纤维的特性,能够有效地吸收并储存过多的热量,从而为穿戴者提供卓越的温度缓冲和舒适的穿着体验。

通过将阻燃剂与相变材料封装在一个保护性的二氧化硅微胶囊中,避免了直接溶解到电解液中的问题,从而保持了电池的电化学性能。PCM在热刺激下发生固-液相变,显著增加了分子迁移率并释放阻燃剂,降低了电池内部过热的可能性,为电池安全提供了有效保障。

对于需要快速充/释热的电子设备,低熔点合金如Sn、Pb合金则扮演了重要角色,尽管环保问题一度对其应用前景产生影响,但其独特的性能仍然令人瞩目。复合相变材料作为一种创新解决方案,通过微胶囊化技术和定形结构设计,如微胶囊中高分子或无机材料包裹PCM,解决了渗漏难题,但提升热性能仍然是科研的热点。

相变胶囊的密度
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