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丝瓜衍生环保型碳化硅陶瓷基复合相变材料

文章出处:先进陶瓷展网责任编辑:作者:先进陶瓷展人气:-发表时间:2022-02-19 10:22:00【

据悉南京航空航天大学低碳航空动力与绿色能源创新团队宣益民院士、刘向雷教授等人在Energystoragematerials上发表了题为“Loofah-derivedeco-friendlySiCceramicsforhigh-performancesunlightcapture,thermaltransport,andenergystorage”的研究论文。该工作在团队前期研究(Mater.TodayEnergy,21(2021)100764;Sol.EnergyMaterSol.Cells.,230(2021)111240;Int.J.HeatMassTransf.,175(1),121405.)基础上,通过采用丝瓜络和面粉相结合的生物模板,制备了孔隙率可调节的高导热、高光谱吸收率、高储热密度的丝瓜衍生SiC陶瓷基复合相变材料。在SiC陶瓷的孔隙率为70%时,复合相变材料的导热率高达20.7W/mK,平均光谱吸收率高达95.25%,储热密度高达424kJ/kg。复合相变材料的高导热与高光谱吸收率促使实现了太阳能高效光热转换与快速相变储热一体化。

基于相变材料(PCM)的潜热储热技术具有储热密度大、运行温度恒定等优点,因而在太阳能热利用、电子设备热管理、建筑节能等领域得到了广泛应用。然而,传统相变材料存在导热率低、易泄露等瓶颈问题。为解决以上问题,许多学者提出采用添加高导热率纳米颗粒或者多孔金属/碳基泡沫,以制备高性能复合相变材料(CPCMs)。纳米颗粒无法形成连续的传热通道,导致导热率提升效果非常有限。金属基泡沫高温易受相变材料(如熔盐)腐蚀,且密度大,降低储能密度;而碳基泡沫高温易氧化。因此如何同时实现高导热、高储能密度、高稳定性的相变储热仍是一个艰巨的挑战。针对以上挑战,本工作提出了丝瓜衍生环保型碳化硅陶瓷基复合相变材料,不仅大幅提高导热率与储热速率,还实现了太阳能高效光热转换与快速相变储热一体化,为发展高性能热能储存及光热储存兼容的多功能储能技术提供了重要支撑。

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