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中国矿业大学刘昌会团队在潜热储能材料方面取得研究进展

2021.08.30 来自:中国矿业大学电力学院 陈赫

储热在储能技术中占据至关重要的地位,是解决能源在空间和时间不匹配问题上的有效途径。潜热储能由于其储能密度高,工作阶段温度波动小,具有重要的实际应用价值。


然而,潜热储能中储能材料在发生相变过程中会导致泄漏,在一定程度上限制了储热材料的实际应用范围,并且相对较低的导热系数会导致潜热储能材料热响应效应较慢,大大降低了热能的使用效率。


近日,电力学院储能与传热课题组刘昌会副教授等人合成了一种含有机/无机杂化硅氧基官能团的聚合物,将其应用于潜热储能材料的封装,并以第一作者在著名期刊Angewandte Chemie(IF=12.959)发表题为“Highly Efficient Thermal Energy Storage Using a Hybrid Hypercrosslinked Polymer”的封面文章。


论文通讯及第一作者为刘昌会副教授,中国矿业大学为唯一通讯单位。本文的实验过程主要由硕士研究生张家豪完成,饶中浩教授参与指导该工作。


主要创新点


课题组使用氢氧化钠水溶液为催化剂,在温和的条件完成高分子的超交联过程,进而实现对于潜热储能材料的快速封装。


值得注意的是,反应物的初始均相状态在最大程度上保证潜热储能材料有效封装的同时,也允许其与第三种组分——纳米粒子均匀复合,使得复合相变材料没有泄露情况下潜热可达到180 J/g,在碳基纳米材料、金属氧化物纳米颗粒和无机氧化物纳米颗粒的促进下,复合潜热储能材料的导热系数最高可以提升600%,光热转换效率可达93.7%。


此外,由于高分子特有的硅氧官能团可以像海绵一样对复合材料中的水分进行吸收和释放,有望解决无机潜热储能材料过冷度高、循环稳定性差的问题。


进一步的研究表明,该有机/无机杂化高分子上有机片段有利于提升该材料的表面疏水性,进而赋予该潜热储能材料表面独特的自清洁性能。


该策略的成功实施实现了一种方案同时应用于有机及无机复合潜热储能材料的合成,在解决潜热储能材料泄漏问题的同时还赋予复合材料优异的储放热、光热转化与自清洁性能。




相关线下活动:


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