基于可逆热致变色的动态体吸收太阳能光热存储相变材料

作者：袁梦迪; 刘陈煦; 徐超^*; 廖志荣; 叶锋; 刘顺凯

来源：中国科学 技术科学, 2023, 53(03): 341-352.

• 动态相变材料
• 熔体前沿
• 热致变色
• 相变储热
• 太阳能

相变材料(phase change material, PCM)有望解决热能储存和热管理等方面的问题.然而,随着瞬态熔体前沿远离热源,其能量密度和功率密度逐渐降低.在太阳能直接热利用过程中,传统充热的完成完全依赖于PCM本身的热扩散过程,低热导限制了PCM的充热速率.本文提出了基于可逆热致变色特性的动态相变材料(dynamic phase change material, Dyn PCM),可以自动控制光热界面位移紧跟熔体前沿,使相变材料在光热转换中的充热速率不受材料自身热导率限制. Dyn PCM由热致变色剂和主体PCM两部分组成,热致变色剂以2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷作为供电子体, 2,2-双(4-羟苯基)丙烷作为受电子体及4-苄氧基苯基乙基葵酸酯作为溶剂成功实现无色-黑色的变换.主体PCM以石蜡为例,其中含83.3 wt.%石蜡含量的Dyn PCM5潜热为154.38 kJ/kg,仅比石蜡降低6.6%,其透明态表现出与石蜡接近的透射率为91.2%.对比表明, Dyn PCM5的充热速率比石蜡提升了260%.经80次循环后, Dyn PCM的基团未发生改变,充放热性能及透射率稳定性优异,仍具有良好的可逆的变色及充热能力.因此,本研究提出的热致变色复合Dyn PCM5是一种有前景的太阳能储热材料,可进一步运用在太阳能直接吸热过程中.

• 单位
  华北电力大学