使用碳化棉织物废弃物制备聚乙烯糖醇复合相变材料,提高热导率和太阳能到热转换

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
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 聚乙烯甘 (PEG) 具有较高的热能储能能力,但热导率和太阳吸收性较差.
• 废弃的棉织物对环境构成重大挑战.
• 开发高效的太阳能到热能储能材料对于可再生能源应用至关重要.

研究的目的:

• 通过将PEG嵌入碳棉材料 (CCM) 来创建复合相变材料 (PCM).
• 分析这些新型复合材料的热性能和太阳能到热转换效率.
• 为了可持续的材料开发,利用废弃的棉织物.

主要方法:

• 废弃棉巾的碳化,以创建一个多孔的碳棉材料 (CCM).
• 在不同的度 (50-80%) 中将PEG嵌入CCM中,以形成PEG/CCM复合材料.
• 热性质的全面分析,包括导热率,结晶分数和热稳定性.
• 评估太阳能转换成热能的效率和循环耐用性.

主要成果:

• PEG/CCM复合材料表现出优异的PEG保留率 (高达70%),没有由于毛细血管力和结合导致的泄漏.
• 实现了高结晶率 (>92%) 和显著的热能储能能力 (85.3-143.2 J/g).
• 与纯 PEG (0.24 W/m·K) 相比,导热率显著增加 (0.46-0.85 W/m·K).
• 观察到可见光和近红外光的吸收增强,以及有效的太阳能转换为热能.
• 复合材料表现出高热稳定性和在500个循环以上的特殊循环耐用性.

结论:

• 使用废棉成功开发了新的PEG/CCM复合PCM.
• 这些复合材料具有成本效益,优越的热性能和高效的太阳能转换.
• 这些材料显示出大规模太阳能到热能储能应用的巨大潜力.
• 这种方法有助于可持续的废物管理,利用废弃的棉织物.