基于泡沫铜骨架高导热复合相变储热材料的热性能研究

材料导报

2022, Vol. 36

Issue (Z1): 21110168-5

无机非金属及其复合材料

基于泡沫铜骨架高导热复合相变储热材料的热性能研究

林伯, 句子涵, 胡定华, 李强

南京理工大学电子设备热控制工信部重点实验室,南京 210094

Research on Thermal Performance of High Thermal Conductivity Composite Phase Change Material Based on Foamed Copper Framework Material

LIN Bo, JU Zihan, HU Dinghua, LI Qiang

MIIT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China

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摘要八水氢氧化钡(Ba(OH)₂·8H₂O)是低温相变材料(0~200 ℃)中相变潜热最高的相变材料,但因为其稳定性差、导热系数低,限制了它在相变储热领域进一步发展。在八水氢氧化钡中添加纳米氧化铜与羟乙基纤维素制得了改性八水氢氧化钡,并在此基础上将改性八水氢氧化钡填充进泡沫铜中制得泡沫铜/改性八水氢氧化钡定型复合相变材料。实验研究发现,加入0.2%(质量分数)纳米氧化铜、0.5%(质量分数)羟乙基纤维素时,改性八水氢氧化钡热性能最好,过冷度为0.5 ℃,无相分离现象,对比纯八水氢氧化钡相变潜热仅下降3.6%。改性八水氢氧化钡/泡沫铜复合相变材料导热系数为12.4 W/(m·K),是纯八水氢氧化钡导热系数的10.3倍,此定型复合相变材料兼具良好的稳定性与高导热性能。

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关键词: 复合相变材料八水氢氧化钡相变潜热导热系数

Abstract: Barium hydroxide octahydrate (Ba(OH)₂·8H₂O) is the phase change material with the highest latent heat of phase change among low temperature phase change materials (0—200 ℃). However, it is limited to developed further in the field of phase change heat storage due to the poor stability and low thermal conductivity. Nano-copper oxide and hydroxyethyl cellulose were added to barium hydroxide octahydrate to prepare modified barium hydroxide octahydrate, and on this basis, the modified barium hydroxide octahydrate was filled into the foamed copper to prepare the foamed copper/modified barium hydroxide octahydrate composite phase change material. It is found that, when 0.2wt% nano-copper oxide and 0.5wt% hydroxyethyl cellulose are added, the thermal performance of modified barium hydroxide octahydrate is the best, with the subcooling degree of 0.5 ℃ and no phase separation phenomenon, and compared with pure barium hydroxide octahydrate ,the latent heat of phase change only decreases by 3.6%. The thermal conductivity of the modified barium hydroxide octahydrate/copper foam composite phase change material is 12.4 W/(m·K), which is 10.3 times as high as the thermal conductivity of pure barium hydroxide octahydrate. The shaped composite phase change material has both great stability and high thermal conductivity.

Key words: phase change material barium hydroxide octahydrate latent heat of phase change thermal conductivity

出版日期: 2022-06-05 发布日期: 2022-06-08

ZTFLH:

TQ026.4

基金资助: 国家自然科学基金青年基金(51706102)

通讯作者: liqiang@njust.edu.cn

作者简介: 林伯,2019年6月于武汉理工大学获得工学学士学位。现为南京理工大学能源与动力工程学院硕士研究生,在李强教授的指导下进行研究。目前主要研究领域为相变蓄热。
李强,南京理工大学能源与动力工程学院教授、博士研究生导师。1994年毕业于南京理工大学热能工程专业,获工学学士学位,2004年毕业于南京理工大学工程热物理专业获工学博士学位。2018年5月入选“长江学者”特聘教授。现任南京理工大学校长助理、教务处处长。长期从事传热传质及强化、系统热控技术等方面的教学与研究工作。先后主持国家自然科学、国家973项目课题、国防基础科研项目、总装预研基金等10余项国家及省部级科研课题的研究工作。2000年以来,共发表SCI论文68篇,合作出版专著1本,授权发明专刊21项。所发表论文被SCI索引近2 000次。2010年度获国家自然科学二等奖(第二完成人)。

引用本文:

林伯, 句子涵, 胡定华, 李强. 基于泡沫铜骨架高导热复合相变储热材料的热性能研究[J]. 材料导报, 2022, 36(Z1): 21110168-5.
LIN Bo, JU Zihan, HU Dinghua, LI Qiang. Research on Thermal Performance of High Thermal Conductivity Composite Phase Change Material Based on Foamed Copper Framework Material. Materials Reports, 2022, 36(Z1): 21110168-5.

链接本文:

http://www.mater-rep.com/CN/ 或 http://www.mater-rep.com/CN/Y2022/V36/IZ1/21110168

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