气相二氧化硅在相变材料中的应用

随着科学技术和工业的快速发展,能源消耗急剧增加,寻找清洁、可再生和无毒的生产和储存能量的方法正成为迫在眉睫的挑战。潜热存储技术以其高效、实用的特点受到人们的广泛关注,它利用了在恒温范围内发生相变时能量的吸收和释放,通常采用密封容器,不涉及化学反应,完全环保,符合可持续发展的要求。

PCM(相变材料)在潜热储存方面发挥着重要作用,相变材料主要分为有机相变材料和无机相变材料。水合盐是一种性能优良的无机PCM,具有相变大、成本低的特点。值得注意的是,大部分水合盐是不稳定的,暴露在空气中很容易失去结晶水。这种现象会削弱相变材料的储热性能和稳定性,因为相变材料在加热-冷却循环后,由于脱水的作用,无机盐会被分离出来。因此,水合盐不仅需要降低过冷度,还需要包装,使其免受外界环境的影响,使长期能源储存更加有效。

气相二氧化硅作为一种具有多孔结构的纳米材料,它具有耐高温、化学惰性和增稠性等优良特性,是改性包括水合盐在内的PCMs的理想材料。高比表的气相二氧化硅相互聚集形成大量孔隙,水合盐等物质在毛细力的作用下被吸附到这些孔隙中,有利于水合盐在气相二氧化硅中良好的分散性,也有助于密封,防止它在空气中脱水。气相二氧化硅表面丰富的Si-OH基团使得其与水合盐混合物具有良好的润湿性和相容性,同时其较大的表面积为非均相成核提供了大量的位点,这些都有利于混合物晶体在气相二氧化硅表面的附着和生长。部分粒子间的聚集也增加了自由能,使液体不稳定,同时推动了结晶过程。这些因素都迫使结晶核的形成,加速了水合盐的结晶,降低了PCM的过冷度。

简而言之,气相二氧化硅复合PCM具有多方面的优势,包括简单的制备过程,适用的相变温度,中等熔化焓,可忽略的过冷度,形状稳定,导热系数低,循环后的相变行为优异的热可靠性和防火性能,这些性能都标志着其具有巨大的应用潜力。


关键字:气相二氧化硅 气相法白炭黑 相变材料
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