儲(chǔ)熱在儲(chǔ)能技術(shù)中占據(jù)至關(guān)重要的地位，是解決能源在空間和時(shí)間不匹配問題上的有效途徑。潛熱儲(chǔ)能由于其儲(chǔ)能密度高，工作階段溫度波動(dòng)小，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。然而，潛熱儲(chǔ)能中儲(chǔ)能材料在發(fā)生相變過程中會(huì)導(dǎo)致泄漏，在一定程度上限制了儲(chǔ)熱材料的實(shí)際應(yīng)用范圍，并且相對(duì)較低的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)導(dǎo)致潛熱儲(chǔ)能材料熱響應(yīng)效應(yīng)較慢，大大降低了熱能的使用效率。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

近日，電力學(xué)院儲(chǔ)能與傳熱課題組劉昌會(huì)副教授等人合成了一種含有機(jī)/無機(jī)雜化硅氧基官能團(tuán)的聚合物，將其應(yīng)用于潛熱儲(chǔ)能材料的封裝，并以第一作者在著名期刊Angewandte Chemie (IF = 12.959)發(fā)表題為“Highly Efficient Thermal Energy Storage Using a Hybrid Hypercrosslinked Polymer”的封面文章。論文通訊及第一作者為劉昌會(huì)副教授，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)為唯一通訊單位。本文的實(shí)驗(yàn)過程主要由碩士研究生張家豪完成，饒中浩教授參與指導(dǎo)該工作。

課題組使用氫氧化鈉水溶液為催化劑，在溫和的條件完成高分子的超交聯(lián)過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于潛熱儲(chǔ)能材料的快速封裝。值得注意的是，反應(yīng)物的初始均相狀態(tài)在最大程度上保證潛熱儲(chǔ)能材料有效封裝的同時(shí)，也允許其與第三種組分——納米粒子均勻復(fù)合，使得復(fù)合相變材料沒有泄露情況下潛熱可達(dá)到180 J/g，在碳基納米材料、金屬氧化物納米顆粒和無機(jī)氧化物納米顆粒的促進(jìn)下，復(fù)合潛熱儲(chǔ)能材料的導(dǎo)熱系數(shù)最高可以提升600%，光熱轉(zhuǎn)換效率可達(dá)93.7%。此外，由于高分子特有的硅氧官能團(tuán)可以像海綿一樣對(duì)復(fù)合材料中的水分進(jìn)行吸收和釋放，有望解決無機(jī)潛熱儲(chǔ)能材料過冷度高、循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。進(jìn)一步的研究表明，該有機(jī)/無機(jī)雜化高分子上有機(jī)片段有利于提升該材料的表面疏水性，進(jìn)而賦予該潛熱儲(chǔ)能材料表面獨(dú)特的自清潔性能。該策略的成功實(shí)施實(shí)現(xiàn)了一種方案同時(shí)應(yīng)用于有機(jī)及無機(jī)復(fù)合潛熱儲(chǔ)能材料的合成，在解決潛熱儲(chǔ)能材料泄漏問題的同時(shí)還賦予復(fù)合材料優(yōu)異的儲(chǔ)放熱、光熱轉(zhuǎn)化與自清潔性能。