儲熱在儲能技術中占據(jù)至關重要的地位，是解決能源在空間和時間不匹配問題上的有效途徑。潛熱儲能由于其儲能密度高，工作階段溫度波動小，具有重要的實際應用價值。然而，潛熱儲能中儲能材料在發(fā)生相變過程中會導致泄漏，在一定程度上限制了儲熱材料的實際應用范圍，并且相對較低的導熱系數(shù)會導致潛熱儲能材料熱響應效應較慢，大大降低了熱能的使用效率。
主要創(chuàng)新點
近日，電力學院儲能與傳熱課題組劉昌會副教授等人合成了一種含有機/無機雜化硅氧基官能團的聚合物，將其應用于潛熱儲能材料的封裝，并以第一作者在著名期刊Angewandte Chemie (IF = 12.959)發(fā)表題為“Highly Efficient Thermal Energy Storage Using a Hybrid Hypercrosslinked Polymer”的封面文章。論文通訊及第一作者為劉昌會副教授，中國礦業(yè)大學為唯一通訊單位。本文的實驗過程主要由碩士研究生張家豪完成，饒中浩教授參與指導該工作。
課題組使用氫氧化鈉水溶液為催化劑，在溫和的條件完成高分子的超交聯(lián)過程，進而實現(xiàn)對于潛熱儲能材料的快速封裝。值得注意的是，反應物的初始均相狀態(tài)在最大程度上保證潛熱儲能材料有效封裝的同時，也允許其與第三種組分——納米粒子均勻復合，使得復合相變材料沒有泄露情況下潛熱可達到180 J/g，在碳基納米材料、金屬氧化物納米顆粒和無機氧化物納米顆粒的促進下，復合潛熱儲能材料的導熱系數(shù)最高可以提升600%，光熱轉換效率可達93.7%。此外，由于高分子特有的硅氧官能團可以像海綿一樣對復合材料中的水分進行吸收和釋放，有望解決無機潛熱儲能材料過冷度高、循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。進一步的研究表明，該有機/無機雜化高分子上有機片段有利于提升該材料的表面疏水性，進而賦予該潛熱儲能材料表面獨特的自清潔性能。該策略的成功實施實現(xiàn)了一種方案同時應用于有機及無機復合潛熱儲能材料的合成，在解決潛熱儲能材料泄漏問題的同時還賦予復合材料優(yōu)異的儲放熱、光熱轉化與自清潔性能。
