儲熱材料及應用

《儲熱材料及應用》是“先進化工材料關鍵技術叢書”的一個分冊。
 
儲熱技術是指以儲熱材料為介質將熱能儲存並在適當時候予以釋放和利用的技術，在太陽能熱利用、工業與建築節能、電子器件及動力電池熱管理以及軍事和民用領域具有廣泛的應用前景。儲熱材料作為其關鍵介質，是儲熱技術應用的核心。本書以相變儲熱材料為重點，介紹了高性能相變儲熱材料的製備、熱物性調控及其相關應用技術。共分為儲熱材料製備和儲熱材料應用上下兩篇共12章。內容包括：緒論、有機/無機定形複合相變材料、無機/無機定形複合相變材料、有機/聚合物定形複合相變材料、複合相變材料的導熱係數模型、相變微膠囊與相變料漿、相變材料乳液、儲熱材料在建築節能領域的應用、儲熱材料在動力電池熱管理領域的應用、儲熱材料在電子散熱及熱防護系統的應用、儲熱材料在生物醫療領域中的應用、儲熱器在熱泵及太陽能領域的應用。
 
《儲熱材料及應用》可供化工、能源及材料等專業領域的科研與工程技術人員閱讀，也可供高等學校相關專業師生參考。

第一章 緒論 001
第一節 儲熱材料的性能要求 003
第二節 顯熱儲熱技術與材料 004
一、顯熱儲熱原理 004
二、顯熱儲熱材料及其應用 004
三、顯熱儲熱技術的優缺點 008
第三節 相變儲熱技術與材料 008
一、相變儲熱原理 008
二、相變材料的關鍵物性參數 010
三、相變材料的種類及其優缺點 011
四、相變儲熱技術的優勢及其應用領域 021
第四節 化學反應儲熱技術與材料 022
一、化學反應儲熱原理 022
二、化學反應儲熱材料 023
第五節 儲熱技術對比及相變儲熱材料發展趨勢 025
一、三種儲熱技術對比 025
二、相變儲熱材料發展趨勢 026
參考文獻 027

上篇 儲熱材料製備
第二章 有機/無機定形複合相變材料 031
第一節 定形複合相變材料的製備方法概述 032
第二節 二氧化矽基定形複合相變材料 033
一、RT28/氣相二氧化矽複合相變材料 033
二、蓄冷用十二烷/疏水型氣相二氧化矽複合相變材料 035
三、癸酸-棕櫚酸-硬脂酸三元共晶混合物/納米二氧化矽複合相變材料 037
第三節 膨潤土基定形複合相變材料 037
第四節 膨脹石墨基定形複合相變材料 039
一、石蠟/膨脹石墨複合相變材料 039
二、癸二酸/膨脹石墨複合相變材料 041
三、甘露醇/膨脹石墨複合相變材料 042
四、導熱係數增強型有機/膨脹石墨複合相變材料 043
參考文獻 046

第三章 無機/無機定形複合相變材料 049
第一節 水合無機鹽的定形複合相變材料 050
一、水合無機鹽/改性膨脹石墨定形複合相變材料 050
二、水合無機鹽/膨脹珍珠岩定形複合相變材料 056
三、光固化聚合物包覆的水合無機鹽定形複合相變材料 060
四、膠黏劑封裝的水合無機鹽/氮化碳定形複合相變材料 063
第二節 熔鹽的定形複合相變材料 067
一、LiNO3-KCl/膨脹石墨複合相變材料及熱物性和腐蝕性 067
二、新工藝製備膨脹率低且均勻性好的熔鹽/膨脹石墨複合相變塊體材料 071
三、高導熱係數MgCl2-KCl/膨脹石墨/石墨紙複合相變塊體材料 075
第三節 金屬合金的定形複合相變材料 078
一、金屬合金的定形複合相變材料概述 079
二、低熔點金屬/膨脹石墨定形複合相變材料 080
參考文獻 087

第四章 有機/聚合物定形複合相變材料 089
第一節 有機/聚合物定形複合相變材料概述 090
第二節 氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物基複合相變材料 092
一、石蠟/SEBS複合相變塊 092
二、溫致變色OP10E/SEBS複合相變油凝膠 095
第三節 中空纖維基複合相變材料 100
參考文獻 103

第五章 複合相變材料的導熱係數模型 105
第一節 分形計算模型 106
一、分形模型基本參數 107
二、A型分形結構單元 110
三、B型分形結構單元 115
四、分形單元的特徵參數對預測值的影響 118
五、分形單元的構造形式對預測值的影響 119
六、分形模型可靠性驗證 120
第二節 高度簡潔的各向同性雙參數模型 122
一、傳統多組分材料導熱係數模型 122
二、雙參數各向同性導熱係數模型 123
第三節 基於控制熱阻的各向異性模型 126
參考文獻 130

第六章 相變微膠囊與相變料漿 133
第一節 相變微膠囊的製備方法 134
一、原位聚合法 135
二、介面聚合法 135
三、複凝聚法 136
四、溶膠-凝膠法 137
第二節 納米石墨改性聚合物壁相變微膠囊及其料漿 138
一、相變微膠囊形貌與熱物性 139
二、離子液體基相變料漿的熱物性 140
三、離子液體基相變料漿的集熱性能 141
第三節 氧化石墨烯修飾纖維素壁相變微膠囊及其料漿 144
一、纖維素自組裝法合成相變微膠囊的原理與工藝 144
二、氧化石墨烯改性纖維素壁相變微膠囊的形貌和熱物性 145
三、相變料漿的熱物性和光熱轉化性能 147
第四節 氧化石墨烯改性二氧化矽殼相變微膠囊及其料漿 150
一、二氧化矽殼相變微膠囊的製備原理及工藝 150
二、氧化石墨烯改性二氧化矽殼相變微膠囊的形貌與熱物性 151
三、改性二氧化矽殼相變微膠囊料漿的熱物性和應用性能 153
第五節 納米相變膠囊的製備及其漿料 155
一、聚苯乙烯壁納米相變膠囊的製備及其漿料 156
二、聚合物-無機雙殼層納米相變膠囊的製備及其料漿 158
參考文獻 161

第七章 相變材料乳液 165
第一節 相變乳液用作傳熱流體存在問題分析 166
一、穩定性差 166
二、過冷度大 168
三、導熱係數低 171
第二節 採用高分子型複合乳化劑製備穩定性好且過冷度低的相變乳液 172
一、製備工藝優化 172
二、相變乳液的穩定性、熱物性和流變特性 176
三、相變乳液的泵送功率分析 180
第三節 兼具導熱係數和光熱轉化性能提升的納米石墨改性相變材料乳液 182
一、納米石墨改性石蠟相變乳液的製備及其特性 182
二、納米石墨改性石蠟相變乳液光熱轉化性能的優化 187
第四節 用於蓄冷的納米石墨改性OP10E相變乳液 195
一、納米石墨改性OP10E相變乳液的形貌與蓄冷特性 195
二、納米石墨改性OP10E相變乳液的熱可靠性和黏度 198
第五節 納米相變乳液 199
一、納米相變乳液的特性 199
二、超聲乳化法製備OP28E納米相變乳液 201
三、無過冷的納米相變乳液 204
參考文獻 207

下篇 儲熱材料應用
第八章 儲熱材料在建築節能領域的應用 213
第一節 用於建築圍護結構實現被動式建築節能 214
一、相變牆體及室內吊頂 215
二、相變隔熱屋頂 221
三、熱反射塗層與相變材料協同的新型建築圍護結構 226
第二節 與暖通設備相結合實現主動建築節能 230
一、與新風系統結合的相變節能系統 230
二、與地板採暖相結合的相變儲熱系統 232
第三節 被動與主動相結合實現建築節能 241
一、具有通風系統的相變儲能建築圍護結構實驗研究 241
二、具有通風腔的相變儲能建築圍護結構類比優化 244
參考文獻 246

第九章 儲熱材料在動力電池熱管理領域的應用 249
第一節 相變儲熱式電池冷卻系統 251
一、膨脹石墨基複合相變材料應用於電池被動式冷卻 251
二、強制空冷-膨脹石墨基複合相變材料耦合式電池冷卻 253
三、強制液冷-相變材料耦合式電池冷卻 257
四、相變乳液電池液體冷卻 261
第二節 相變儲熱式電池保溫加熱系統 264
一、電池保溫系統 264
二、被動式加熱系統 267
三、主動式加熱系統 271
第三節 相變傳熱模型及在電池熱管理系統中的應用 274
一、有限元分析法 275
二、等效電路模型 284
參考文獻 292

第十章 儲熱材料在電子散熱及熱防護系統的應用 295
第一節 有機相變材料散熱系統 296
一、間歇式發熱器件的相變散熱結構 297
二、散熱系統性能分析 301
第二節 金屬相變材料散熱系統 305
一、脈衝式發熱器件的相變散熱系統結構 306
二、散熱系統性能分析 309
第三節 無機相變-熱化學雙功能儲熱材料的熱防護系統 312
一、無機水合鹽的阻燃性及其潛熱-化學協同儲熱特性 313
二、水合鹽相變材料在電池外短路條件下的防護作用 316
三、水合鹽相變材料在電池熱失控發生時的防護作用 318
第四節 黑匣子熱化學儲熱式防護系統 322
一、硼酸的熱分解特性及其熱防護結構設計 323
二、不同熱防護結構性能對比 325
三、熱反射-儲熱-隔熱協同的熱防護系統原理分析 328
參考文獻 329

第十一章 儲熱材料在生物醫療領域的應用 331
第一節 藥物控制釋放 333
一、相變藥物釋放體系原理 333
二、藥物釋放特性 336
第二節 熱療醫用器材 339
一、熱療口罩 339
二、熱療鼻貼 345
三、降溫頭套 347
第三節 冷鏈運輸 351
參考文獻 355

第十二章 儲熱器在熱泵、太陽能領域的應用 357
第一節 熱泵熱水儲熱器 358
一、管殼式儲熱器 360
二、枕形板儲熱器 376
三、套管式儲熱器 380
第二節 熱泵化霜儲熱器 385
第三節 太陽能熱水系統儲熱器 387
一、平板式太陽能相變集熱器 388
二、螺旋盤管式太陽能儲熱器及熱水系統 390
參考文獻 398
索引 400