能源是当今人类社会发展的重要依靠,而能源的日渐枯竭迫使人们进行对可再生能源的探索和利用。在“开源”的同时,“节流”也是一种很好的方法。储能技术就是一种重要的节流方式,本文主要围绕储热技术中的潜热储热领域展开。潜热储能是通过相变材料来储存热能,具有灵活、温度稳定、存储热量大的特点。然而,容易发生泄漏和导热系数较低也同样是相变材料需要解决的问题。本文通过三种不同的相变材料的复合方法,分别制备了微胶囊相变储能材料和定性相变储能材料,旨在解决泄漏问题并增强材料的导热性能。第一章介绍了储能技术的发展背景和研究进展,以及相变储能的原理、材料类型、复合方法以及遴选规则。第二章给出了以二氧化硅为外壳,十八醇为相变材料的微胶囊复合储能材料的制备过程以及性能表征。第三章阐述了具有两种不同支撑材料的定形相变储能材料的制备及性能分析,分别是月桂酸为相变材料、泡沫铁为基材并添加纳米石墨片的复合储能材料以及硬脂酸为相变材料、高密度聚乙烯为基材并添加碳纤维的复合储能材料。1.微胶囊相变储能材料的制备和性能研究采用溶胶—凝胶的方法制备了以十八醇为芯材、二氧化硅为壳材的微胶囊相变储能材料。对十八醇、二氧化硅和复合储能材料进行了FT-IR和XRD的表征,结果表明十八醇和二氧化硅之间只发生物理相互作用。扫描电镜观察的结果表明微胶囊材料具有完整的球形和紧凑的外壳。DSC结果表明微胶囊储能材料MPCM1相比于其它的微胶囊储能材料的性能更佳。其熔化温度为55.89℃,相变潜热为229.73k J/kg,包封效率可达90%。微胶囊的相变潜热随着十八醇在微胶囊储能材料中所占比例的增加而增大。TGA和DTG结果证实,微胶囊储能材料在其工作范围内具有良好的热稳定性。在100次热循环后,MPCM1的凝固温度和熔化温度几乎没有发生变化。MPCM1在熔化状态下的热导值为0.1508W/m.K。因此,MPCM1是一个很有前途的可用于热能储存的候选材料。2.定形相变储能材料的制备和性能研究将月桂酸和纳米石墨片浸渍到泡沫铁中是一个增强热导的方法。不同孔径尺寸的泡沫铁被作为支撑材料。制备并表征后的结果是:和未添加纳米石墨片的复合储能材料相比,添加了纳米石墨片的复合储能材料的浸渍率更小。在三种孔径尺寸中,70PPI具有最佳的浸渍率。X射线和红外光谱实验证明了月桂酸被物理吸附进泡沫铁中,没有发生化学作用。复合储能材料的SEM图像表明了添加物能够很好地被嵌入到泡沫铁中。在这些复合储能材料中,CPCM1在42.39℃有最高的凝固潜热177.82k J/kg。在熔化过程中,在38.63℃时的固固相变有4.78k J/kg的潜热,在44.36℃时的固液相变有177.88k J/kg的潜热。与纯月桂酸相比,复合储能材料的熔化温度和凝固温度都有一个较小的提升。此外,泡沫铁的孔径尺寸越大,复合储能材料的潜热越大。TGA和DTG的结果显示复合储能材料具有较好的热稳定性。复合储能材料的导热系数也有了一个明显的增强。较小的孔径尺寸具有较大的导热系数。纳米石墨片也能有效地改善导热性能。CPCM6的导热系数可以达到1.227W/(m.K),是纯月桂酸的11.67倍。硬脂酸/高密度聚乙烯/碳纤维复合材料被制备成为复合相变储能材料。硬脂酸在复合材料起着相变材料的作用,吸收和释放潜热。以高密度聚乙烯为基体材料,减少相变材料的泄漏。碳纤维的加入使复合相变储能材料的结构更加紧密,并提高了复合相变储能材料的热导率。FT-IR、XRD和SEM分析表明,硬脂酸被均匀地嵌入高密度聚乙烯中,与高密度聚乙烯没有化学作用。硬脂酸、高密度聚乙烯和碳纤维之间通过物理作用相结合,复合相变储能材料的晶体结构保持不变。根据DSC测试数据,复合相变储能材料CPCM6在68.48℃下熔化,潜热值为140.17k J/kg;在66.95℃下凝固,潜热值为141.09k J/kg。DTG和TGA曲线表明,复合相变储能材料具有两个降解过程,但在工作温度下具有较好的热稳定性。CPCM6的导热系数为0.4043W/(m.K),是硬脂酸的2.22倍。高密度聚乙烯可以防止硬脂酸从复合相变储能材料泄漏,碳纤维可以有效地提高复合相变储能材料的导热性能。因此,复合相变储能材料CPCM6具有较好的热性能,在储热领域具有广阔的应用前景。