1.成果簡介
近日，我課題組師生在國際知名期刊Energy & Buildings（IF=7.201）上在線發表了題為“Ecofriendly chitosan-derived carbon aerogels based eutectic hydrated salts for good solar thermal energy storage and corrosion mitigation effect”的研究論文，該論文是以上海第二工業大學碩士研究生奚少博為第一作者，能源與材料學院汪玲玲教授和于偉教授通力指導。
新興的集潛熱儲存和光熱轉換于一體的技術在有效捕獲太陽能和促進能源管理方面具有巨大的潛力。然而，相變材料（特別是水合鹽）具有太陽能吸收能力弱和腐蝕性強的特點，限制了相變材料的能量轉換性能和應用前景。本文提出了一種集實用太陽能儲熱和緩蝕效果于一體的共晶水合鹽，通過冷凍干燥和炭化的簡便方法制備具有穩定結構的多孔殼聚糖基碳氣凝膠。MgCl2?6H2O-NH4Al(SO4)2?12H2O共晶浸漬后，具有良好的緩蝕效果，熱導率提高至0.77 W/mK，儲能密度高達214.8 J/g。基于碳納米材料和ZrC材料的協同光能吸收作用，共晶相變材料的光熱轉換效率高達89.5%。本工作為水合鹽的太陽能高效儲能和減緩腐蝕效應提供了一種可行、經濟的策略。
2.圖文信息
圖1 圖文簡介
圖2 制備示意圖及反應機理
圖3 微觀表征測試
圖4 晶體表征及光學性能測試
圖5 形狀穩定性測試
圖6空氣環境中吸水測試
圖7 DSC及熱性能測試
圖8 加熱和冷卻過程的紅外熱成像
圖9 光-熱轉換測試
圖10 熱導率測試
3.小結
本研究以殼聚糖基碳氣凝膠為支撐材料，將共晶MgCl2?6H2O和NH4Al(SO4)2?12H2O為相變材料，構建了一種有效太陽能儲能的共晶C-PCM/CA，儲能密度可達214.8 J/g，比純MgCl2?6H2O提高30.8%。此外，基于碳納米材料和ZrC材料的協同光能吸收作用，共晶相變材料可以有效地捕獲太陽能，表現出良好的光熱轉換效率(89.5%)。構建共晶后，腐蝕分子減少流動擴散，有效緩解了腐蝕效應，同時冷卻過程中水合鹽的過冷問題得到解決。經多次試驗，所制備的共晶C-PCM/CA表現出良好的熱循環穩定性，為集成實用的太陽能儲能和緩蝕效應提供了一種有前景的策略。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112336。