功能化碳纳米纤维增强芒硝基相变储能材料的热性能

摘要

无机水合盐相变储能材料较低的导热系数导致了其缓慢的吸放热速率,限制了水合盐的实际应用。本工作以芒硝(Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O)为相变材料、聚丙烯酸钠(PSA)为支撑材料,利用硼砂改善相变体系的过冷度,借助高导热的碳纳米纤维(CNFs)来提升复合相变材料的导热系数。从SEM图中可知,CNFs-Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA被成功制备,且芒硝和功能化的CNFs嵌入到PSA形成的三维网络结构中。拉曼光谱和红外光谱的结果表明相变体系各组分之间具有良好的化学相容性。DSC曲线表明,聚丙烯酸钠与芒硝之间的相互作用使得体系相变行为得到调整,Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA的熔融焓和结晶焓分别为197.2 J/g和137.0 J/g。与Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA相比,CNFs-Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/PSA的导热系数得到显著提升,固态热导率达到1.2 W/(m·K)左右,液态热导率达到1.0 W/(m·K)左右。此外,经过300次的循环试验,复合相变材料的熔融焓和结晶焓分别下降了23.3%、28.8%。