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Preparation and thermal properties of novel eutectic salt/nano-SiO2/ expanded graphite composite for thermal energy storage
Solar Energy Materials and Solar Cells ( IF 6.9 ) Pub Date : 2020-09-01 , DOI: 10.1016/j.solmat.2020.110590 Qiang Yu , Yuanwei Lu , Cancan Zhang , Xiaopan Zhang , Yuting Wu , Adriano Sciacovelli
Solar Energy Materials and Solar Cells ( IF 6.9 ) Pub Date : 2020-09-01 , DOI: 10.1016/j.solmat.2020.110590 Qiang Yu , Yuanwei Lu , Cancan Zhang , Xiaopan Zhang , Yuting Wu , Adriano Sciacovelli
Abstract This paper presents a novel shape-stable phase change material (PCM) composite for thermal energy storage applications. The formulation of the material consists of the components: eutectic nitrate (NaNO3-KNO3) as thermal storage material, expanded graphite (EG) for improving structural stability and thermal conductivity, and SiO2 nanoparticles for improving specific heat. The material was successfully prepared by the mechanical dispersion method. The effects of EG and SiO2 nanoparticles additives on the thermophysical properties of the composite were investigated by SEM, STA, and LFA. The results showed that EG, SiO2 nanoparticles and eutectic nitrate have excellent chemical compatibility. The specific heat of the composite was 3.92 J/(g·K), which was 2.58 times higher than that of eutectic nitrate when the content of EG and SiO2 nanoparticles was 15 wt% and 1 wt%, respectively. The latent heat of the composite decreased with the increase of EG mass fraction, but overall an increase in energy storage density was found due to the addition of SiO2 nanoparticles. The thermal conductivity of the composite with 15 wt% EG and 1 wt% SiO2 nanoparticles was significantly increased by about 16.2 times compared with that of eutectic nitrate. Furthermore, thermal cycle stability was tested. The NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG composite showed no obvious specific heat change after 100 thermal cycles and 100 h high-temperature test, respectively. The prepared NaNO3-KNO3/nano-SiO2/EG composite has a promising application prospect in the high-temperature energy storage.
中文翻译：
新型共晶盐/纳米SiO2/膨胀石墨蓄热复合材料的制备及热性能
摘要 本文提出了一种用于热能存储应用的新型形状稳定相变材料 (PCM) 复合材料。该材料的配方由以下成分组成：作为蓄热材料的共晶硝酸盐 (NaNO3-KNO3)、用于提高结构稳定性和导热性的膨胀石墨 (EG) 以及用于提高比热的 SiO2 纳米颗粒。该材料采用机械分散法制备成功。通过SEM、STA和LFA研究了EG和SiO2纳米颗粒添加剂对复合材料热物理性能的影响。结果表明EG、SiO2纳米颗粒和共晶硝酸盐具有优良的化学相容性。复合材料的比热为 3.92 J/(g·K)，为 2。当EG和SiO2纳米颗粒的含量分别为15wt％和1wt％时，比共晶硝酸盐高58倍。复合材料的潜热随着 EG 质量分数的增加而降低，但由于 SiO2 纳米颗粒的加入，整体储能密度增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。分别。复合材料的潜热随着 EG 质量分数的增加而降低，但由于 SiO2 纳米颗粒的加入，整体储能密度增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。分别。复合材料的潜热随着 EG 质量分数的增加而降低，但由于 SiO2 纳米颗粒的加入，整体储能密度增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。但由于添加了 SiO2 纳米颗粒，能量存储密度总体上有所增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。但由于添加了 SiO2 纳米颗粒，能量存储密度总体上有所增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。
更新日期：2020-09-01
中文翻译：
新型共晶盐/纳米SiO2/膨胀石墨蓄热复合材料的制备及热性能
摘要 本文提出了一种用于热能存储应用的新型形状稳定相变材料 (PCM) 复合材料。该材料的配方由以下成分组成：作为蓄热材料的共晶硝酸盐 (NaNO3-KNO3)、用于提高结构稳定性和导热性的膨胀石墨 (EG) 以及用于提高比热的 SiO2 纳米颗粒。该材料采用机械分散法制备成功。通过SEM、STA和LFA研究了EG和SiO2纳米颗粒添加剂对复合材料热物理性能的影响。结果表明EG、SiO2纳米颗粒和共晶硝酸盐具有优良的化学相容性。复合材料的比热为 3.92 J/(g·K)，为 2。当EG和SiO2纳米颗粒的含量分别为15wt％和1wt％时，比共晶硝酸盐高58倍。复合材料的潜热随着 EG 质量分数的增加而降低，但由于 SiO2 纳米颗粒的加入，整体储能密度增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。分别。复合材料的潜热随着 EG 质量分数的增加而降低，但由于 SiO2 纳米颗粒的加入，整体储能密度增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。分别。复合材料的潜热随着 EG 质量分数的增加而降低，但由于 SiO2 纳米颗粒的加入，整体储能密度增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。但由于添加了 SiO2 纳米颗粒，能量存储密度总体上有所增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。但由于添加了 SiO2 纳米颗粒，能量存储密度总体上有所增加。与共晶硝酸盐相比，含 15 wt% EG 和 1 wt% SiO2 纳米颗粒的复合材料的热导率显着提高了约 16.2 倍。此外，还测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。测试了热循环稳定性。NaNO3-KNO3/1 wt% nano-SiO2/15 wt% EG 复合材料分别在 100 次热循环和 100 h 高温试验后均未表现出明显的比热变化。制备的NaNO3-KNO3/纳米-SiO2/EG复合材料在高温储能方面具有广阔的应用前景。
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