一种三元相变材料的制备及改性研究

肖力光，王敬维，闫刚

(吉林建筑大学 材料科学与工程学院，吉林 长春 130118)

目前，能源的需求和供给不平衡已经成为影响经济发展的瓶颈[1-2]。利用相变材料的相变潜热进行能量的储存与释放是解决能源问题的一大突破[3-4]，无机水合盐类相变材料是其中应用最广泛的一种，其相变温度适宜[5]，具有较高的相变潜热和导热系数，且化学性质稳定[6]。但同时存在严重的过冷和相分离现象，极大地限制了它的应用，因此解决过冷和相分离是最关键的技术问题[7]。目前，国内外大多通过添加成核剂和增稠剂，来降低过冷度和改善相分离问题[8]。本文采用3种无机水合盐相变材料混合制备低共熔共混物，通过纳米TiO2进行改性，研究三元相变材料的过冷度及其热性能。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

十二水合磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)、五水硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)、结晶乙酸钠(CH3COONa·3H2O)、纳米TiO2均为分析纯。

MIRA3 TESCAN场发射扫描电子显微镜;IRAffinity-1傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)；DSC-60 Plus差示扫描量热仪；554800型X射线衍射仪(XRD)。

1.2 实验方法

1.2.1 无机水合盐三元相变材料的制备 以Na2HPO4·12H2O为主储热剂，分别占总体质量的80%，70%，60%，以Na2S2O3·5H2O与CH3COONa·3H2O为辅储热剂，将3种无机水合盐相变材料按照不同配比混合制得9组样品A-I，见表1。样品均匀混合后放入水浴锅中加热至80 ℃，恒温保持 10 min 后自然冷却，通过多路温度巡检仪采集降温过程中的温度数据,绘制步冷曲线，通过对比过冷度的大小及分层现象优选最佳配比。

表1 Na2HPO4·12H2O/Na2S2O3·5H2O/CH3COONa·3H2O九组样品配比表Table 1 Na2HPO4·12H2O/Na2S2O3·5H2O/CH3COONa·3H2O ratio table of the nine samples

1.2.2 纳米TiO2/无机水合盐三元PCMs的制备 称取不同质量的纳米TiO2，分别占无机水合盐三元PCMs质量的1%～9%，将其分别加入到无机水合盐三元PCMs的最佳配比中，充分混合后制得9组样品。……