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中國礦業大學劉昌會副教授在潛熱儲能材料方麵取得研究進展
2021-08-27 10:13
中國礦業大學

被Angew選為封麵

  儲熱在儲能技術中占據至關重要的地位,是解決能源在空間和時間不匹配問題上的有效途徑。潛熱儲能由於其儲能密度高,工作階段溫度波動小,具有重要的實際應用價值。然而,潛熱儲能中儲能材料在發生相變過程中會導致泄漏,在一定程度上限製了儲熱材料的實際應用範圍,並且相對較低的導熱係數會導致潛熱儲能材料熱響應效應較慢,大大降低了熱能的使用效率。

主要創新點

  近日,電力學院儲能與傳熱課題組劉昌會副教授等人合成了一種含有機/無機雜化矽氧基官能團的聚合物,將其應用於潛熱儲能材料的封裝,並以第一作者在著名期刊Angewandte Chemie (IF = 12.959)發表題為“Highly Efficient Thermal Energy Storage Using a Hybrid Hypercrosslinked Polymer”的封麵文章。論文通訊及第一作者為劉昌會副教授,中國礦業大學為唯一通訊單位。本文的實驗過程主要由碩士研究生張家豪完成,饒中浩教授參與指導該工作。

  課題組使用氫氧化鈉水溶液為催化劑,在溫和的條件完成高分子的超交聯過程,進而實現對於潛熱儲能材料的快速封裝。值得注意的是,反應物的初始均相狀態在最大程度上保證潛熱儲能材料有效封裝的同時,也允許其與第三種組分——納米粒子均勻複合,使得複合相變材料沒有泄露情況下潛熱可達到180 J/g,在碳基納米材料、金屬氧化物納米顆粒和無機氧化物納米顆粒的促進下,複合潛熱儲能材料的導熱係數最高可以提升600%,光熱轉換效率可達93.7%。此外,由於高分子特有的矽氧官能團可以像海綿一樣對複合材料中的水分進行吸收和釋放,有望解決無機潛熱儲能材料過冷度高、循環穩定性差的問題。進一步的研究表明,該有機/無機雜化高分子上有機片段有利於提升該材料的表麵疏水性,進而賦予該潛熱儲能材料表麵獨特的自清潔性能。該策略的成功實施實現了一種方案同時應用於有機及無機複合潛熱儲能材料的合成,在解決潛熱儲能材料泄漏問題的同時還賦予複合材料優異的儲放熱、光熱轉化與自清潔性能。

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