基于膜的多功能细菌纤维素相变材料的单步合成,具有用于太阳能热能转换,储存和利用的交联网络结构
Dong Zhang1, Shengming Zhang1, Qianqian Liang1
1State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai, 201620, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 10, 2023
概括
研究人员开发了一种用于太阳能的新型化细菌纤维素/碳纳米管/聚乙烯甘醇 (SBTP) 复合物. 这种光热相变材料 (PCM) 提供高热能储存和高效的太阳能电转换.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可再生能源工程可再生能源工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 有效利用太阳能需要先进的材料来有效地储存和转换能量.
- 开发具有强大的支和最小泄漏的复合光热相变材料 (PCM) 对于解决太阳能短暂性质至关重要.
- 对于这些先进材料的实际应用,需要简单且可扩展的合成方法.
研究的目的:
- 为了创建一个多功能化细菌纤维素 (BC) /化碳纳米管 (HCNT) /聚乙烯糖醇 (PEG) (SBTP) 光热薄膜基PCM.
- 为了实现一个交叉连接的网络结构,以加强组件的支持,分散和互锁.
- 评估材料在太阳能储能,转换和热管理应用中的性能.
主要方法:
- 使用BC,HCNT和PEG的一步合成交叉连接的网络结构.
- 描述SBTP膜的热性能,包括和效率.
- 评估光热转换效率,储能能力和长期稳定性.
- 评估材料在太阳能热电能转换和热管理方面的性能.
主要成果:
- 最佳的SBTP薄膜表现出高热 (145.1 J g−1),效率 (>94%),以及优异的形状稳定性与低泄漏 (<1.2%).
- 观察到高光热转换效率 (>80°C),显著的光热储存 (394秒g-1),以及显著的稳定性.
- 该材料证明了有效的太阳能-热能-电能转换,达到最大输出电压423mV,功率密度30.26Wm-2.2.
- 该SBTP膜显示了太阳能电池和LED芯片的热管理以及废热回收的潜力.
结论:
- 开发的基于光热膜的SBTP光热PCM,通过简单的一步方法合成,提供卓越的热能存储和光热转换能力.
- 它的坚固结构,低泄漏率和高效率使其成为太阳能利用的有希望的材料.
- 该材料的多功能性延伸到太阳能热电转换和热管理,突出其多场景应用潜力.
