摘要
近年来开发可持续能源技术和提高能源利用率已成为解决能源短缺和环境污染的必然趋势。热能储存(TES)是一种提高能源效率的有效途径，可用于收集和储存热能，并在需要时释放热能，有助于解决能源供应和需求在时间和空间上不匹配的问题。相变储能技术是TES的关键，利用相变材料(PCM)在相变过程中吸收或释放大量潜热，同时保持系统温度恒定，进而实现能源的可持续利用。在众多种类的PCM中，固-液PCM因具有潜热密度大的特点，广泛应用于储能系统中。然而固-液PCM在熔融状态下具有一定的流动性，易发生泄漏。除此之外,低热导率也是固-液PCM在实际应用过程中的一个常见问题。针对以上问题，现如今开发新型形状稳定的高导热相变材料成为潜热储能领域的研究热点。 在各种类型的PCM中，聚乙二醇(PEG)因其相变焓高、化学稳定性和热稳定性好、相变温度适宜、无毒等优点，作为最有前途的固-液PCM得到了广泛的研究。针对固-液相变材料聚乙二醇在应用过程中的形状稳定性差和热导率低的问题，本文提出了一种简单、高效的制备形状稳定高导热复合相变储能材料(PCM)的方法。将不同分子量的聚乙二醇分别分散到含有新戊二醇二甲基丙烯酸酯(NPGDMA)的紫外光固化树脂中，NPGDMA树脂单体在紫外光作用下固化形成了交联结构，为相变组分提供支撑结构，有效避免了聚乙二醇的泄露问题。通过添加一定量的氮化硼(BN)作为导热填料，提高了聚乙二醇复合PCM的热导率。 论文成功制备了2种适用于低温热能储存(TES)的新型紫外光固化相变复合材料。利用红外光谱、XRD和SEM对待测样品进行了结构表征和形貌观察。考虑到材料的形状稳定性、泄露情况以及储能效果，确定PEG2000/NPGDMA/BN复合PCM中PEG2000与NPGDMA最佳比例为9∶1,通过热导率的测定和分析，确定BN的最佳添加量为5wt％,与纯PEG2000相比导热率增加52.1％。经DSC测试，PEG2000/NPGDMA/BN具有较好的储热能力，其熔融焓和结晶焓分别可以达到139.3J/g和128.4J/g。对PEG2000/NPGDMA/BN进行了101次热循环测试，与第1次循环相比，101次循环后样品的熔融焓和结晶焓仅降低约7.1％和3.0％,说明PEG2000/NPGDMA/BN复合PCM具有优异的热循环性能。利用同样的过程方法对所制备的PEG6000基复合PCM进行表征和热性能研究，结果表明，PEG6000/NPGDMA/BN中PEG6000与NPGDMA的最佳比例为9∶1,BN导热填料最佳添加量为5wt％,与纯PEG6000相比导热率增加了51.4％。PEG6000/NPGDMA/BN的熔融温度为57.9℃,储能密度最高可达147.4J/g,与PEG2000基相变复合材料相比，PEG6000基相变复合材料具有更好的储热能力。经101次热循环后，样品的相变潜热约下降5.7％,同样具备良好的热循环能力。热重测试结果表明，所制备的复合PCM在200℃以下具有较好的热稳定性。为今后开展相关研究提供了一种光固化制备方法。
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