Page 56 - 《精细化工》2019年第11期

·2204· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

榈酸/6%膨胀石墨定形相变材料相比，基材负载 量为 0.005%时所用时间分别减少 14.9%和 11.8%。并
PCM 的质量分数高出 3.1%，相变潜热下降量减少 且，由图 8 可看出，制备的定形相变材料几乎不存
3.1%。与纯 PCM 的相变温度相比，制备的定形相变 在过冷度，温度下降过程中存在保温平台，保温温
材料的相变温度几乎无变化，均保持在 0 ℃左右。定 度约为相变温度 0 ℃，保温时间在 9360~13020 s。
形相变材料的相变潜热虽有一定程度的下降，但均
高于 300 J/g。因此，纯 PCM 受到 SPH 基材的影响
较小，制备的多孔凝胶基碳纳米相变材料的储热性
能较优。
2.5.2 导热性能分析
图 7 是定形相变材料的导热系数。由图 7 可知，
SPH 的加入使 PCM 的导热系数降低了 42.1%。这是
因为聚合物的三维网络结构和大分子链段束缚了水
分子的运动，从而降低了定形 PCM 的导热系数。但
随着 GO 和 CNTs 含量的增加，定形相变材料的导
热系数也随之增加。当 GO 和 CNTs 含量为 0.200%
（以 GO-H 2 O 和 CNTs-H 2 O 质量为基准，下同）时，
定形相变材料的导热系数均高于纯水的导热系数，
与不含碳纳米材料的定形相变材料相比，分别增加
了 91.5%和 86.0%。碳纳米材料的加入显著提高了
多孔凝胶基定形相变材料的导热性能。因此，所制
备的定形相变材料在实际应用中可实现快速导热和
传热，有效提高其储能效率。

图 8 GO-H 2 O/SPH (a)和 CNTs-H 2 O/SPH (b)的步冷曲线
Fig. 8 Cooling curves of (a) GO-H 2 O/SPH and (b) CNTs-
H 2 O/SPH

A—0.005% GO or CNTs-H 2O/SPH; B—0.010% GO or CNTs-H 2O/
SPH; C—0.050% GO or CNTs-H 2O/SPH; D—0.100% GO or
CNTs-H 2O/SPH; E—0.200% GO or CNTs-H 2O/SPH

图 7 多孔凝胶基碳纳米定形相变材料的导热系数
Fig. 7 Thermal conductivity of superporous hydrogel/carbon
nano form-stable phase change materials

2.5.3 储热和放热速率分析
图 8 和图 9 分别是定形 PCM 的步冷曲线和升温
曲线。步冷和升温曲线不仅能反应 PCM 储存和释放
热能的速率，而且能从中获取过冷度、保温平台等
信息，对 PCM 的实际应用非常重要。
如图 8a、b 所示，随着 GO 和 CNTs 含量的增加，

PCM 释放热能的速率也增加。当 GO 和 CNTs 含量
图 9 GO-H 2 O/SPH (a)和 CNTs-H 2 O/SPH (b)的升温曲线
为 0.2%时，相变材料的温度从 18 ℃下降到–20 ℃
Fig. 9 Heating curves of (a)GO-H 2 O/SPH and (b)
分别约用 24630 和 26370 s，比当 GO 和 CNTs 的含 CNTs-H 2 O/SPH