在十二水磷酸氫二鈉（DHPD）中添加多孔網(wǎng)狀膨脹石墨和九水硅酸鈉制備得到復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。采用MLA650F電子顯微鏡、差示掃描量熱儀、導(dǎo)熱系數(shù)測量儀等器材對復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)觀察和熱性能測試,研究了膨脹石墨對DHPD熱物性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:添加4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的膨脹石墨可使DHPD的過冷度由14.3℃降至5.9℃,添加大于6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的膨脹石墨時(shí)能夠消除DHPD的相分離現(xiàn)象,并且膨脹石墨能夠大幅提升復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱率。復(fù)合相變蓄能材料較優(yōu)的組成比例為6%EG+4%Na₂SiO₃·9H₂O+90%Na₂HPO₄·12H₂O,此時(shí)復(fù)合材料的相變潛熱為220.6 J/g,相變溫度為33.6℃,導(dǎo)熱率為2.42 W/（m·K）,過冷度為1.5℃,比純DHPD過冷度降低了89.5%,導(dǎo)熱率提升了3.4倍。冷熱循環(huán)300次后,復(fù)合材料的相變潛熱、導(dǎo)熱率、過冷度等熱性能穩(wěn)定良好。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(18)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

EG和EG/DHPD復(fù)合相變材料的SEM圖

圖2是添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)EG的EG/DHPD復(fù)合相變材料以及純凈DHPD的步冷曲線，可見純DHPD液相溫度達(dá)到結(jié)晶溫度36.4℃時(shí)并未開始結(jié)晶，液相溫度繼續(xù)下降到22.1℃時(shí)才開始結(jié)晶，并放出大量熱，出現(xiàn)溫度為36.4℃、持續(xù)時(shí)長為1 200 s的恒溫放熱平臺(tái)，說明此次實(shí)驗(yàn)純DHPD的過冷度為14.3℃，過冷度太大，限制了其應(yīng)用。由圖2可見，當(dāng)EG添加量為0.5%、1%、2%、4%時(shí)，過冷度顯著降低，依次為12.7℃、11.6℃、9.7℃、5.9℃，說明EG能夠改進(jìn)DHPD過冷度較高的缺陷。根據(jù)無機(jī)水合鹽成核理論[16]，過冷度產(chǎn)生是由于純凈的無機(jī)水合鹽結(jié)晶時(shí)需要一定的結(jié)晶推動(dòng)力，消耗其能量，而EG填入到DHPD中成為一種難溶的雜質(zhì)，為晶體提供了無機(jī)水合鹽結(jié)晶晶格選擇位置，DHPD可以沿著EG固體質(zhì)點(diǎn)表面產(chǎn)生晶核，降低其裸露在液態(tài)中的表面積，進(jìn)而使其表面能降低，過冷度減小。而當(dāng)EG添加量增加為6%、8%時(shí)，過冷度逐步變大，這是由于隨著EG質(zhì)量逐漸增大，膨脹石墨相互粘貼，由顆粒分散狀變成板塊狀，且相變過程中水分子被過多的EG吸附，無法繼續(xù)成核。

從圖3可以觀察到，加入晶格類型同為無色單斜晶體的SAT對DHPD過冷度的改善效果甚微，加入1%SAT時(shí)效果最好，此時(shí)過冷度達(dá)到10.7℃，隨著SAT質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，過冷度逐漸增高，因此不采用SAT作為DHPD的成核劑。由圖4可知，加入不同比例BDH后DHPD的過冷度均出現(xiàn)一定程度降低，其中添加1%BDH時(shí)過冷度最低，為4.2℃。但BDH質(zhì)量分?jǐn)?shù)每增加1%，系統(tǒng)過冷度會(huì)激增，且循環(huán)幾次后BDH易沉淀在樣品底部，成核效果不穩(wěn)定，因此不選取BDH作為DHPD的成核劑。

【參考文獻(xiàn)】：
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