化/纳米纤维素气凝稳定相变材料的设计,以有效捕获和储存热能
Chao Liu1, Huijie Wang2, Tong Lei2
1International Innovation Center for Forest Chemicals and Materials and Jiangsu Provincial Key Lab of Sustainable Pulp and Paper Technology and Biomass Materials, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China.
International journal of biological macromolecules
|January 8, 2025
概括
这项研究开发了一种强大的纤维素纳米纤维气凝支架,用于聚乙烯糖醇 (PEG) 相变材料 (PCM). 复合PCM具有增强的导热性和稳定性,防止泄漏,以有效储存热能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 聚乙烯糖醇 (PEG) 相变材料 (PCM) 需要提高形状稳定性,热响应性和实际应用的存储能力.
- 泄漏和低导热性阻碍了传统PCM的广泛使用.
研究的目的:
- 制造一种基于纤维素纳米纤维 (CNF) 的高度坚固的气凝支架,用于封装PEG.
- 使用功能化化纳米板 (BNNS-g) 提高基于PEG的PCM的导热性.
- 评估开发的复合PCM (CPCMs) 的热性能,抗泄漏性和稳定性.
主要方法:
- 一个3D CNF气凝脚手架的制造.
- 化纳米片 (BNNS-g) 具有基和氨基基群的功能化.
- 将BNNS-g纳入CNF气凝,以创建一个复合结构.
- 在BNNS-g/CNF气凝中封装PEG以形成CPCM.
- 热性能,泄漏和循环稳定的表征.
主要成果:
- BNNS-g/CNF气凝有效地封装了PEG,防止了相变期间的液体泄漏.
- 由于BNNS-g的连续导电路,BNNS-g/CNF/PEG CPCM表现出增强的导热性.
- 实现了高热储密度 (158.0 J/g,96.6%的纯PEG),高PCM负载能力 (~7000 wt%),以及出色的循环稳定性.
- 在模拟的残热吸收下表现出优异的长期热稳定性.
结论:
- 与纯 PEG 和现有的 PEG CPCM 相比,开发的 BNNS-g/CNF/PEG CPCM 提供了优越的形状稳定性,导热性和储能能力.
- 强大的气凝支架有效防止PEG泄漏,解决了传统PCM的关键局限性.
- 这些发现凸显了开发的CPCM在热能转换和储存方面的商业应用的巨大潜力.
