2.3 复合相变储能材料的密封稳定性分析通过对样品进行热重分析来研究材料的密封性能。图4为不同三水醋酸钠含量样品的TG曲线图。
从图4可以看出,在 70℃恒温30min的情况下,三水醋酸钠含量为50%、60% 的样品的保重率均在90.332% 左右,密封效果相当。样品失重主要是游离水的失重,因为在材料的制备过程中三水醋酸钠晶体表面的游离水和空气中的少量水气会被载体材料包裹,当其加热时,这部分水要首先脱掉,复合材料中的相变储能材料并没有产生很大的损失。但含量为70%时其保重率为81.922% ,失重率明显变大,密封性能变差,出现结晶水失水。故在尽量增加储能单元的情况下要保持较好的密封效果,三水醋酸钠含量以60%为宜。
图5为三水醋酸钠质量分数为60%时,不同膨胀石墨含量填充的复合相变储能材料的TG曲线图。从图5可以看出,其保重率分别为91.264%、90.619%和90.332% ,加有膨胀石墨的复合相变储能材料的失重率比未加膨胀石墨的要低。这一事实说明,由于膨胀石墨的多孔吸附性能,对提高复合相变储能材料的密封稳定性有促进作用。
2.4 复合相变储能材料的导热性能分析采用稳态平板法对复合相变储能材料的热导系数进行测定,图6显示了不同含量三水醋酸钠的复合相变材料随膨胀石墨添加量变化的导热系数变化情况。
从图6 可以看出,在三水醋酸钠含量相同的情况下,复合相变储能材料的导热系数随着膨胀石墨质量分数的增大而变大,且增长速度呈加快趋势。同时,在膨胀石墨含量不变时,复合相变储能材料的导热系数随三水醋酸钠的含量的增加而变大。以上事实说明,添加膨胀石墨对复合相变储能材料导热性能的提高效果明显,当膨胀石墨含量为5%,三水醋酸钠含量为60%时,复合相变储能材料的导热系数为0.891W/(m℃),比未添加膨胀石墨时导热系数增加了57.7%;另外,三水醋酸钠在复合相变储能材料体系中既为储能材料,同时又起到导热填料的作用,在未添加膨胀石墨的条件下,当三水醋酸钠含量为50% 时,复合相变储能材料的导热系数为0.488W/(m℃),而三水醋酸钠含量为60%时导热系数为0.563w/(m℃),增加了15.4%;当三水醋酸钠含量为70% 时,复合相变材料的导热系数为1.03W/(m℃),比未添加膨胀石墨复合相变材料的导热系数增加了77.6% ,但此时材料的密封性能较差。
2.5 复合相变储能材料换能速率
图7是三水醋酸钠质量分数为60%的复合相变储能材料的热能蓄(放)曲线。从图7可以看出,在复合相变材料从40℃逐步升至80℃的过程中,材料进行蓄能。未添加膨胀石墨的复合相变储能材料蓄能时间为690S,而添加了3% 膨胀石墨蓄能时间只需330S。在复合相变储能材料从80℃降到40℃的过程中,材料进行放能。未添加膨胀石墨的复合相变材料放能所需时问1260S,而添加3% 膨胀石墨放能所需时间为930S。这一事实说明,随着膨胀石墨的添加,材料的导热系数提高,其换能的速率也随之增大。
3 结 论a)三水醋酸钠在复合相变储能材料体系中既为储能材料,同时又起到导热填料的作用。在未添加膨胀石墨的条件下,当三水醋酸钠含量为50% 时,复合相变储能材料的导热系数为0.488W/(m℃),而三水醋酸钠含量为60% 时导热系数为0.563W/(m℃),增加了15.4%。
b)三水醋酸钠与环氧树脂制备的复合相变储能材料能够很好地防止材料在使用时的液相泄露问题;通过向材料中;OIA膨胀石墨,可以进一步提高复合相变储能材料的导热性能和液相密封性能。当膨胀石墨含量为5% ,三水醋酸钠含量为60% 时,复合相变储能材料的导热系数为0.891w/(m℃),比未添加膨胀石墨时增加了57.7% ;c)随着复合相变储能材料导热性的提高其蓄(放)热所需的时间大大的缩短,从而使得材料的换能速率得到了很大的提高。