储热用有机相变材料的热分析

【引言】

在储热应用中使用相变材料与显式储热材料的主要区别在于储热温度范围小,相变温度恒定。该特性用于特定的应用程序,如Kośny所描述的构建应用程序。由于有机PCMs通常具有较低的热导率,因此有必要对小样品进行标准化的DSC测量方法进行研究,以确定测量结果是否对后期的储热系统设计具有代表性。


【成果介绍】

本文讨论了基于热分析的方法来评价有机相变材料的比热容、相变焓、热循环稳定性和热导率。对圆盘式热流差示扫描量热仪(hf-DSC)的校准程序进行了比较,并根据有机PCMs的低热导率调整了应用的加热速率。对基于“激光闪光分析”(LFA)和“瞬态热桥”方法(THB)在固体和液体状态下的热导率测量进行了评估。LINSEIS THB 100动态测量系统用于根据瞬态热桥(THB)方法测量热导率。结果表明,圆盘式hf-DSC是一种测量有机PCM比热容、熔化焓和循环稳定性的有效方法,前提是温度和灵敏度校准与待测材料和量相适应。与液态THB相比,LFA方法在固态条件下的热扩散系数可重复和重现,制备样品的难度高。两种方法的热导率结果在液相中存在较大偏差,有待进一步的实验验证。


【图文导读】

图1:与蓄热应用中不同可能的相变材料的质量和体积相关的比熔融焓概述。

图2:(a) :圆柱形固体样品(左)和石墨涂层(右);(b) :装有样品和盖子的铝制液体容器(左),底部为石墨涂层(右);(c) :内有样品、外有钢支架的聚醚醚酮环(左),并与石墨涂层的聚醚醚醚环上下侧的钢板组装(右)。

 

图3:(a) :制备两个样品块(左),并将箔传感器放置在具有规定接触压力的块之间(右);(b) :在熔炉中熔化PCM(左),并将传感器放入液体中(右)。

 

图4:(a):熔融Tei,m的外推初始温度(b):根据熔融焓(c)评估的灵敏度S(T):根据蓝宝石测量评估的灵敏度S(T)(d):根据热量和热流校准进行的灵敏度比较。

 

图5:(a) :概述β=0.25 K/min的App. cp(T)(b):详细查看β=0.25 K/分的App. cp(T)(c):概述β=10 K/min的App. cp(T)(d):详细查看β=10 K/min的App. cp(T)。

 

图6:(a) :使用液体容器和PEEK环形容器的纯固体和液体样品的热扩散率LFA结果(b):使用THB方法直接测量热导率,并通过从LFA和DSC获得的λ(T)=ρ(T)·cp(T)·a(T)计算热导率。

 

【结论】

圆盘式hf-DSC是一种测量有机相变材料比热容、熔化焓和循环稳定性的有效方法。为了获得准确的测量结果,系统的校准和加热速率必须与被测材料和被测数量相适应。LFA法对固相热扩散系数的测定结果具有重复性和可重复性,但对样品制备需要付出更高的努力。在液相条件下,THB样品制备简单,测定结果重复性和再现性好。液相中的热导率结果必须通过对两种体系的进一步实验来验证。

使用微信扫一扫