储能技术是解决能源供给在时间、空间不匹配,缓解能源危机的重要手段。相变储能具有成本低、适用范围广的优点。从相变的形态上,主要可分为固-液相变,固-固相变以及液-气相变。其中固-液相变由于相变潜热大,相变过程中介质体积变化小,而被广泛应用为储能介质。然而,固-液相变材料存在导热系数低、相变后发生的泄露等缺点,因此解决上述问题可有效推动相变储能材料在储能领域的广泛应用。
首先,作者采用聚苯乙烯为原材料,在以FeCl3为催化剂的条件下,以1,1-二甲氧基甲烷为交联剂,通过Friedel-Crafts反应,原位对相变材料石蜡进行包覆。实验表明,相变的材料的最高包覆效率可达90.6%。机理研究表明,由于超交联高分子的形成与相变材料的包覆于同步进行,保证了相变材料的高效包覆。同时,催化反应进行的催化剂FeCl3在材料定型后通过一步简单的氨水处理被转化为尺寸为30nm*150nm的Fe3O4纳米棒,从而起到了强化定型材料导热系数的作用。实验结果表明,复合材料的导热系数相对纯石蜡可增强55%。进一步研究了废弃聚苯乙烯泡沫的在该技术上的应用,通过条件优化,人们熟知的“白色垃圾”也被应用于储能过程,并且表现出和市售聚苯乙烯相当的储能性能。
本文发表于国际材料化学顶级期刊J MATER CHEM A上(全文链接: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/TA/C9TA01496A#!divAbstract),该期刊为JCR一区,2018年影响因子为9.93, 2019年即时影响因子为11.5。本文第一作者为课题组刘昌会博士,饶中浩教授为本文通讯作者,其他参与作者还有团队青年教师赵佳腾、刘臣臻、霍宇涛等。