十四烷-正辛酸有机复合相变材料的制备和性能

doi:10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0072

储能科学与技术 ›› 2018, Vol. 7 ›› Issue (4): 692-697.doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0072

十四烷-正辛酸有机复合相变材料的制备和性能

周孙希^1,2, 章学来¹, 刘升²

1. 上海海事大学蓄冷技术研究所, 上海 201306;
2. 北京市农林科学院蔬菜研究中心, 北京 100097

收稿日期:2018-05-07 修回日期:2018-05-29 出版日期:2018-07-01 发布日期:2018-07-01
通讯作者: 章学来,教授,研究方向为蓄能技术,E-mail:xlzhang@shmtu.edu.cn
作者简介:周孙希(1994-),男,硕士研究生,研究方向为冷链物流,1373988947@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（51376115），上海市科委项目（16040501600）。

Preparation and thermal property of a tetradecane-octanoic acid eutectic phase change material

ZHOU Sunxi^1,2, ZHANG Xuelai¹, LIU Sheng²

1. Cool Storage Technology Institute, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China;
2. Vegetable Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China

Received:2018-05-07 Revised:2018-05-29 Online:2018-07-01 Published:2018-07-01

摘要/Abstract

摘要： 采用低共熔法研制了一种相变温度在0~3℃的二元有机相变蓄冷材料，该材料由十四烷和正辛酸按一定比例混合组成。首先通过理论计算预测二元最低共熔混合物的比例，确定其理论最低共熔点温度以及潜热值，然后围绕共晶点配制了5种不同比例的混合物。通过差示热量扫描仪、步冷曲线、Hot disk热常数分析仪测量其热物性，并利用高低温交变箱进行循环稳定性实验。当十四烷和正辛酸的摩尔质量比为51：49时，有最低共熔点温度为1.0℃，相变潜热为191.8 J/g，热导率为0.379 W/（m·K）。对其进行100次充放冷实验，循环后相变温度为0.9℃，相变潜热为191.5 J/g，相变蓄冷时间缩短了24.3%，热稳定性良好。实验结果表明，十四烷-正辛酸有机复合相变材料在低温储能中有可观的应用价值。

关键词: 相变材料, 蓄冷, 热物性, 循环稳定性

Abstract: A new binary organic phase change material with a phase change temperature of 0~3℃ was developed. The material was mad by mixing tetradecane and octanoic acid around their eutectic point predicted by a theoretical calculation, which also gave the latent heat. A differential scanning calorimeter, a step cooling curve measurement device, and a hot disk thermal analyzer were used to measure the thermal properties of the formulations. A cyclic thermal testing box was used for understanding the cycle stability of the formulations. The results showed that the eutectic point was 1.0℃ at a molar mass ratio of tetradecane to octanoic acid of 51:49 with a latent heat of 191.8 J·g^-1, and a thermal conductivity of 0.3790 W·(m·K)^-1. The phase change material was shown to have a good cycle stability:the phase change temperature was 0.9℃ and the latent heat was 191.5 J·g^-1, after 100 cycles.

Key words: phase change material, cold storage, thermal properties, cyclic stability

中图分类号:

TK02

周孙希, 章学来, 刘升. 十四烷-正辛酸有机复合相变材料的制备和性能[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(4): 692-697.

ZHOU Sunxi, ZHANG Xuelai, LIU Sheng. Preparation and thermal property of a tetradecane-octanoic acid eutectic phase change material[J]. Energy Storage Science and Technology, 2018, 7(4): 692-697.

参考文献

[1] NAVARRO M E, PALACIOS A, HUGHES T, 等. 陶瓷-熔融盐复合相变储能材料[J]. 储能科学与技术, 2017, 6(4):688-695. NAVARRO M E, PALACIOS A, HUGHES T, et al. Ceramic-molten salt composite phase change energy storage materials[J]. Energy Storage Science and Technology, 2017, 6(4):688-695.
[2] 赵康,孟多,王东旭. 相变材料建筑节能应用效果的实验及数值模拟研究[J]. 建筑节能, 2017, 45(9):38-44. ZHAO Kang, MENG Duo, WANG Dongxu. Experimental research and numerical simulation of energy-saving application of phase change materials in buildings[J]. Energy Efficiency in Buildings, 2017, 45(9):38-44.
[3] 刘旭飞, 宋建成, 耿蒲龙, 等. 相变蓄热蒸发型空气源热泵控制系统的开发[J]. 暖通空调, 2017, 47(3):95-100. LIU Xufei, SONG Jiancheng, GENG Pulong, et al. Development of phase change thermal storage evaporative air source heat pump control system[J]. HVAC, 2017, 47(3):95-100.
[4] 杨颖, 张伟, 董昭, 等. 冷藏车用新型复合相变蓄冷材料的制备及热性能研究[J]. 化工新型材料, 2013, 41(11):41-43. YANG Ying, ZHANG Wei, DONG Zhao, et al. Preparation and thermal properties of new composite phase change thermal storage materials for refrigerated trucks[J]. New Chemical Materials, 2013, 41(11):41-43.
[5] 刘蓉莉, 黄晓鸣. 发展蓄冷空调技术、推动电网移峰填谷[J]. 节能技术, 2004, 22(1):39-41. LIU Rongli, HUANG Xiaoming. Development of cold storage air conditioning technology and promotion of power grid migration and valley filling[J]. Energy Conservation Technology, 2004, 22(1):39-41.
[6] 李夔宁, 郭宁宁, 王贺. 有机相变蓄冷复合材料的研究[J]. 化工新型材料, 2009, 37(4):87-88. LI Yuning, GUO Ningning, WANG He. Research on organic phase change cold storage composites[J]. New Chemical Materials, 2009, 37(4):87-88.
[7] 张奕, 张小松. 有机相变材料储能的研究和进展[J]. 太阳能学报, 2006, 27(7):725-730. ZHANG Yi, ZHANG Xiaosong. Research and development of organic phase change material energy storage[J]. Chinese Journal of Solar Energy, 2006, 27(7):725-730.
[8] 张爱军, 孙志高, 蔡伟, 等. 二元有机复合相变材料性能实验研究[J]. 化工新型材料, 2016, 44(7):127-129. ZHANG Aijun, SUN Zhigao, CAI Wei, et al. Experimental study on the properties of binary organic composite phase change materials[J]. New Chemical Materials, 2016, 44(7):127-129.
[9] TAGUCHI Y, YOKOYAMA H, KADO H, et al. Preparation of PCM microcapsules by using oil absorbable polymer particles[J]. Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects, 2007, 301(1):41-47.
[10] 李玉洋, 章学来, 徐笑锋, 等. 正辛酸-肉豆蔻酸低温相变材料的制备和循环性能[J]. 化工进展, 2018, 37(2):689-693. LI Yuyang, ZHANG Xuelai, XU Xiaofeng, et al. Preparation and cycling performance of n-octanoic acid-myristic acid low temperature phase change material[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2018, 37(2):689-693.
[11] LI M, KAO H, WU Z, et al. Study on preparation and thermal property of binary fatty acid and the binary fatty acids/diatomite composite phase change materials[J]. Applied Energy, 2011, 88(5):1606-1612.
[12] 蔡伟, 孙志高, 马鸿凯, 等. 有机复合相变材料性能研究[J]. 化工新型材料, 2015, 43(8):87-89. CAI Wei, SUN Zhigao, MA Hongkai, et al. Study on the properties of organic composite phase change materials[J]. New Chemical Materials, 2015, 43(8):87-89.
[13] ZUO J, LI W, WENG L. Thermal performance of caprylic acid/1-dodecanol eutectic mixture as phase change material (PCM)[J]. Energy & Buildings, 2011, 43(1):207-210.
[14] GUO J, XIANG H X, WANG Q Q, et al. Preparation and properties of polyacrylonitrile fiber/binary of fatty acids composites as phase change materials[J]. Energy Sources, 2013, 35(11):1064-1072.
[15] 张寅平, 苏跃红. (淮)共晶系相变材料融点及融解热的理论预测[J]. 中国科学技术大学学报, 1995, 25(4):474-478. ZHANG Yinping, SU Yuehong. Theoretical prediction of melting point and melting heat of eutectic phase change materials[J]. Journal of University of Science and Technology of China, 1995, 25(4):474-478.

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Preparation and thermal property of a tetradecane-octanoic acid eutectic phase change material

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[1]	李荣, 孙志高, 宋佳. 氨基酸侧链对HCFC-141b水合物形成的影响[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(7): 2126-2132.
[2]	蒋铖一, 钟尊睿, 吴自德, 彭浩. C₈H₁₈～C₁₁H₂₄ 混合烷烃体系相变材料的热力学性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(6): 1957-1967.
[3]	吴玉庭, 寇真峰, 张灿灿, 吴伊洋. 列管式固体氯化钠蓄冷换热器动态分布参数分析[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(6): 1988-1995.
[4]	周新宇, 栾道成, 胡志华, 凌俊华, 文科林, 刘浪, 阴志铭, 米书恒, 王正云. 含碳二元系相变储热材料储热性能分析选择[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(4): 1175-1183.
[5]	孙颖, 赵钦, 尹博思, 马天翼. PTCDI//δ-MnO₂ 水系铵离子电池性能研究[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(4): 1110-1120.
[6]	李钰颖, 魏雯珍, 李琦, 吴玉庭. 可用于低中温热能储存的四元硝酸盐/埃洛石/石墨定型复合材料的制备与研究[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(3): 1044-1051.
[7]	张永学, 王梓熙, 鲁博辉, 杨胜旗, 赵泓宇. 雪花型翅片提高相变储热单元储/放热性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(2): 521-530.
[8]	郭云琪, 盛楠, 朱春宇, 饶中浩. 基于模板法制备氧化铝纤维及其石蜡复合相变材料热性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(2): 511-520.
[9]	徐钿昕, 田希坤, 闫君, 叶强, 赵长颖. TiO₂改性的CaCO₃热化学储热的反应性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 1-8.
[10]	张晓光, 潘晓楠, 李金铭, 刘丽, 何燕. 电池排布对锂电池组相变热管理性能的影响[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 127-135.
[11]	次恩达, 王会, 李晓卿, 张英, 张振迎, 李建强. 六水硝酸镁-硝酸锂共晶盐/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能强化[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 30-37.
[12]	安治国, 张显, 祝惠, 张春杰. 蜂窝状CPCM/水冷复合式圆柱型锂电池散热性能[J]. 储能科学与技术, 2022, 11(1): 211-220.
[13]	傅德坤, 宋文吉, 陈明彪, 冯自平. 跨季节蓄冷技术及在设施农业应用的经济性分析[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(6): 2385-2391.
[14]	宋文兵, 鹿院卫, 陈晓彤, 何聪, 樊占胜, 吴玉庭. 氯化盐/陶瓷定形复合相变材料的制备和热物性研究[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(5): 1720-1728.
[15]	何聪, 鹿院卫, 宋文兵, 陈晓彤, 吴玉庭, 樊占胜. 新型相同钠离子混合熔盐相图预测及物性测量[J]. 储能科学与技术, 2021, 10(5): 1729-1734.