三水醋酸钠储能材料国内外研究现状

三水醋酸钠储能材料国内外研究现状丁锦宏，徐育成，刘锋

（广东省河源市质量计量监督检测所，广东河源517000）＊摘要：结合国内外三水醋酸钠（CH3COONa·3H2O）储能材料的研究现状，对相变储能材料的应用、发展、存在问题进行了叙述，为后续相变储能材料研究奠定实验基础。关键词：相变储能材料；三水醋酸钠；储能性能；过冷中图分类号：TB341相变储热材料三水醋酸钠研究综述1.1国外研究综述1985年日本三菱电子公司的KIMURA等[1]，研究了CH3COONa·3H2O和10%的NaBr·2H2O或15%的NaHCOOH·3H2O混合物在950mm高的垂直玻璃管中30～60℃的热循环性能。结果发现，在反复1000次的热循环后，CH3COONa·3H2O仍表现出很好的稳定性。同样实验条件下，在40～70℃热循环过程中，CH3COONa·3H2O很快衰退为合物是CH3COONa·3H2O的有效成核剂。1988年，德国费莱堡矿业学院的NAUMANN等[2]，利用DTA对CH3COONa·3H2O进行了热分析表征研究。研究表明，CH3COONa·3H2O在凝固过程中，温度低至﹣40℃仍不结晶。当增添质量分数为0.5%的成核剂Na4P2O7·10H2O时，其过冷度可降到4.7℃，但因存在相分离，静态储热单元稳定性较差。1992年，韩国先进科学技术学院的RYU等[3]，研究了CH3COONa·3H2O储热材料的过冷和稳定性能。实验研究发现，CMC可作为CH3COONa·3H2O的有效增稠剂，而且添加2%～4%可有效防止CH3COONa·3H2O的相分层。同时添加2%的K2SO4可使添加了增稠剂的CH3COONa·3H2O的过冷度从20℃降低至2～3℃。通过测试，添加了3%CMC和2%K2SO4的CH3COONa·3H2O混合物的相变温度为58℃。2003年，西班牙科学家CABEZA等[4]，探讨了CH3COONa·3H2O相变储热材料的过冷和相分离问题。结果发现，在增添质量分数1%成核剂Na2HPO4·7H2O的CH3COONa·3H2O中同时添加增稠剂斑脱土、淀粉或纤维素，可以很好地抑制过冷和相分离现象。而且纤维素的增稠效果最好，但温度在高于65℃后，CH3COONa·3H2O体系还是出现了相分离现象。——————————————————————————＊［基金项目］广东省市场监督管理局科技项目“相变储能式热泵热水器的检测方法探讨”（编号：2020ZZ10）文献标志码：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2021.05.0191.2国内研究综述2012年，中国科学技术大学卢大杰等[5]，通过实验验证了几类纳米材料（AlN、Si3N4、ZrB2、SiO2、B4C、SiB6）的成核效果，结果表明质量分数为4%或5%的Si3N4、10%的ZrB2、5%的AlN在就可以够消除CH3COONa·3H2O过冷，质量分数2%的SiO2在融化的CH3COONa·3H2O中利用磁力搅拌以及超声波分散后能够抑制过冷度，分析得出具有较好的成核效果，其粒度散布在几十纳米到300纳米左右。2013年，华南理工大学杨果[6]，实验选用水溶液聚合、反向悬浮聚合制备CMC接枝丙烯酸钠（AA）树脂增稠剂（CMC-g-AA），系统探讨丙烯酸中和度、引发剂用量、聚合温度对改性CH3COONa·3H2O相变材料过冷度的影响，并优化制备条件。实验表明添加水溶液聚合树脂的CH3COONa·3H2O相变材料，其相变温度为53.5℃，过冷度仅1.5℃；同样，添加反向悬浮聚合树脂的CH3COONa·3H2O相变材料，其相变温度为55℃，几乎无过冷。2014年，沈阳建筑大学丁红雨等[7]，以PAM为增稠剂，Na2HPO4·12H2O为成核剂，通过对其进行配方挑选和用量优化实验研究，结果表明一定量成核剂的Na2HPO4·12H2O与增稠剂PAM有效结合可以改善CH3COONa·3H2O过冷，实验研制了最佳用量配方：10gSAT+0.3gNa2HPO4·12H2O+0.3PAM具有较好的储热性能。2015年华南理工大学方玉堂等[8]，利用熔融共混法，选用甲酰胺（FA）为改性剂对SAT进行改性获得新型SAT/FA复合相变材料（CPCM）。研究FA质量分数（下同）对SAT/FA复合储能（基体）相变潜热值及相变温度的影响。实验发现通过增添质量分数25%的FA的改性在SAT中可制成SAT/FA低共融体，可应用于相变储热地板辐射采暖。2储热材料研究的发展方向[6-8]

无水醋酸钠。同时发现无水醋酸钠、Na2HPO4和聚乙烯粉混.com.cn. All Rights Reserved.首先，无论开发何种相变材料，都必须考虑热性能、化·52·2021年第05期

ScienceandTechnology&Innovation┃科技与创新学性能、物理性能、经济性能等筛选要求，符合绿色化学要求；其次，要评估相变材料的发展趋势，务必明白其在实际中的应用。相变材料的主要用途包括：通过相变吸热或放热控制环境温度；在开发新能源——太阳能中作储能材料应用；在提高能量利用率方面可以储存工业反应中的余热和废热。近年来，美、日、德等国也发表了许多这方面的研究报告和专利。今后研究的方向主要有以下几个方面。关于固-液相变材料，今后的研究倾向为：①选择新式相变材料及其封装球和载体基质；②解决或降低过冷的新方法，即成核剂的选择；③避免相分离，提高使用寿命；④提高相变速率，选取相变促进剂。对于固-固相变材料，今后的研究方向为：①研制出一系列相变温度可调的固-固相变材料；②改良相变材料的导热性能以及相变速度；③开发出多功能相变储能材料；④降低成本，实现工业化。3储热材料存在问题的解决结晶水合盐作为相变材料的缺点就是存在相分离现象，相分离现象使得水合盐随着储放热重复进行，底部的残留物会越来越多，体系的储热能力也愈来愈差。为克服这一现象可以采用如下几种方法：①加入增稠剂，这类增稠剂可抑制基纤维素钠等；②改变晶体结构，其作用将大晶体结构形成小的晶体；③相变储能材料的球采用薄层结构，如将球做成盘状。总的说来，经熔化凝固热循环后混合物的过冷和相分离现象，一直以来是结晶水合盐类应用中面临的难题。参考文献：［1］KIMURAH，KAIJ.Phasechangestabilityofsodium［J］acetatetrihydrateanditsmixtures.Solarenergy，1985，35（6）：527-534.［2］NAUMANNR，FANGHÄNELT，EMONSHH.Thermoanalyticalinvestigationofsodiumacetatetrihydrateforapplicationasalatentheatthermalenergystoragematerial［J］.Journalofthermalanalysis，1988，33（3）：685-690.［3］RYUHW，WOOSW，SHINBC，etal.Preventionofsupercoolingandstabilizationofinorganicsalthydratesaslatentheatstoragematerials［J］.Solarenergymaterials&solarcells，1992，27（2）：161-172.［4］CABEZALF，SVENSSONG，HIEBLERS，etal.Thermalperformanceofsodiumacetatetrihydratethickenedwithdifferentmaterialsasphasechangeenergystoragematerial［J］.Appliedthermalengineering，2003，23（13）：1697-1704.［5］卢大杰，胡芃，赵斌斌，等.三水合醋酸钠纳米成核剂的性能研究［J］.工程热物理学报，2012，33（8）：1279-1282.［6］杨果.CMC接枝AA改性三水醋酸钠相变材料的研究［D］.广州：华南理工大学，2013.［7］丁红雨，李慧星，冯国会.基于相变材料三水醋酸钠蓄热性能实验研究［J］.建筑节能，2014（10）：42-45.［8］方玉堂，金策，梁向晖，等.三水醋酸钠/甲酰胺复合相变材料的制备及性能［J］.化工学报，2015，66（12）：5142-5148.————————作者简介：丁锦宏（1991—），男，硕士研究生，工程师，从事热泵空调电器检验等工作，现在进行的研究项目有广东省市场监督管理局科技项目“相变储能式热泵热水器的检测方法探讨”（编号：2020ZZ10）、原广东省质监局科技项目“基于焓差实验室检测精度优化及不确定度分析”（编号：2018PJ06）。〔编辑：丁琳〕.com.cn. All Rights Reserved.混合物中成分的分散，但并不阻碍相变过程，如明胶、羧甲（上接第51页）3.3加强教师发展保障建设，积极引导，确保教师有效提升为保证教师发展中心建设工作顺利进行，构建“组织+制度+资金”的保障机制，加强引导，确保教师有效提升。建立健全教师发展相关制度，为教师发展提供制度保障。成立教师发展中心建设项目组，实施项目化管理，为教师发展中心建设提供组织保障。设立专门账户和专项经费，为教师发展中心建设及教师发展提供资金保障。参考文献：［1］尹建学.应用型本科教师发展中心建设的思考：困惑与出路［J］.高教论坛，2017（10）：84-85.［2］陈芳芸，李文龙.民营本科院校教师发展中心建设策略探索［J］.经济师，2017（11）：204-205.［3］杨威.民办高校教师教学发展中心建设研究——以广西GW高校为个案［D］.南宁：广西大学，2016.————————作者简介：杨义（1986—），男，山东德州人，本科，讲师，研究方向为人力资源管理与高校师资队伍建设。〔编辑：丁琳〕·53·