1.成果簡(jiǎn)介
近日，上海先進(jìn)熱功能材料工程技術(shù)研究中心的科研團(tuán)隊(duì)在石墨烯氣凝膠復(fù)合相變材料用于光-熱轉(zhuǎn)換的研究中取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際知名期刊ACS Nano（IF=15.881）上。
能源短缺和環(huán)境生態(tài)問(wèn)題促使人們關(guān)注太陽(yáng)能的有效利用。利用相變材料(PCM)儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)解決能源矛盾，是目前提高能源利用率和保護(hù)環(huán)境的重要途徑。水合鹽具有儲(chǔ)能密度高和不易燃等優(yōu)點(diǎn)，但存在過(guò)冷度大，且鹽易析出等突出的問(wèn)題。本研究以石墨烯分散液為前驅(qū)體，通過(guò)水熱反應(yīng)、冷凍干燥和改性過(guò)程構(gòu)建具有超親水性能的三維石墨烯氣凝膠(KRGO)，并通過(guò)物理浸漬熔融三水乙酸鈉得到了三維復(fù)合相變材料。通過(guò)改性，氣凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的彈性和超親水性，三維有序排列多孔網(wǎng)絡(luò)和石墨烯保證了出色的光學(xué)吸收、高效的吸附能力和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率。復(fù)合相變材料具有高的相變焓(252.8J/g),儲(chǔ)熱能力大于91%，不需添加額外的成核劑即可有效緩解過(guò)冷問(wèn)題，過(guò)冷度可控制在0.2-1.5℃范圍，光熱轉(zhuǎn)換效率為86.3 %。該工作為水合鹽過(guò)冷問(wèn)題緩解和高效的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換-存儲(chǔ)利用提供了一種可行、經(jīng)濟(jì)的策略。
2.圖文信息
圖1 圖文簡(jiǎn)介
圖2微觀測(cè)試及制備示意圖
圖3晶體、化學(xué)結(jié)構(gòu)表征、光學(xué)性能及形狀穩(wěn)定性測(cè)試
圖4 親水及彈性性能測(cè)試
圖5 熱性能測(cè)試
圖6光-熱轉(zhuǎn)換測(cè)試
3.小結(jié)
該研究成功制備了以親水改性的三維石墨烯氣凝膠支撐的復(fù)合相變材料。 KRGO氣凝膠表現(xiàn)出以下三個(gè)特點(diǎn)： (i)得到的KRGO氣凝膠具有優(yōu)異的彈性和超親水性，為水合鹽提供豐富的成核位點(diǎn)；(ii) KRGO氣凝膠具有優(yōu)異的吸附能力，保證了復(fù)合相變材料的高儲(chǔ)能密度；(iii)出色的光學(xué)吸收以及良好的PCM封裝?；贙RGO的優(yōu)異特性，三維復(fù)合相變材料表現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、高相變焓、熱可靠性和優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換，同時(shí)無(wú)需添加額外的成核劑即可一步式緩解水合鹽的過(guò)冷問(wèn)題。該工作為三維復(fù)合相變材料的應(yīng)用提供了一種新的設(shè)計(jì)思路，以實(shí)現(xiàn)高效的太陽(yáng)能儲(chǔ)存和熱能利用。
該成果以“Superhydrophilic Modified
Elastomeric RGO Aerogel Based Hydrated Salt Phase Change Materials for
Effective Solar Thermal Conversion and Storage”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊ACS Nano（IF=15.881）上，上海第二工業(yè)大學(xué)碩士研究生奚少博為第一作者，上海第二工業(yè)大學(xué)能源與材料工程學(xué)院汪玲玲副教授、于偉教授為共同通訊作者。文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c08581。