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儲熱(re)在儲能技術中占據至(zhi)關(guan)重要的地位(wei)，是解決能源(yuan)在空間和(he)時間不匹配問題(ti)上的有效(xiao)途徑。潛熱(re)儲能由(you)于其儲能密度高，工作階段溫度波動小，具(ju)有重要的實際應用價值。

然(ran)而(er)，潛熱儲(chu)能中儲(chu)能材(cai)料(liao)在(zai)發生(sheng)相(xiang)變過程中會(hui)導(dao)致(zhi)(zhi)泄(xie)漏，在(zai)一定程度上限制了儲(chu)熱材(cai)料(liao)的(de)實際(ji)應(ying)用范(fan)圍(wei)，并且相(xiang)對較(jiao)低的(de)導(dao)熱系數會(hui)導(dao)致(zhi)(zhi)潛熱儲(chu)能材(cai)料(liao)熱響應(ying)效(xiao)應(ying)較(jiao)慢，大(da)大(da)降低了熱能的(de)使用效(xiao)率。

近日，電(dian)力學院儲能與傳熱(re)課(ke)題組劉昌(chang)會副教(jiao)授等人(ren)合(he)成了一種含(han)有(you)機/無機雜化硅氧基官能團的(de)聚合(he)物，將(jiang)其應用于潛熱(re)儲能材料的(de)封裝，并以(yi)第一作者在著名期刊(kan)Angewandte Chemie(IF=12.959)發表題為(wei)“Highly Efficient Thermal Energy Storage Using a Hybrid Hypercrosslinked Polymer”的(de)封面(mian)文章。

論(lun)文(wen)(wen)通(tong)訊(xun)及第一作者(zhe)為劉昌會副教(jiao)授，中國礦業大學為唯一通(tong)訊(xun)單位。本(ben)文(wen)(wen)的實驗過(guo)程主要由碩士研(yan)究生張(zhang)家豪完成，饒中浩教(jiao)授參與指(zhi)導該工作。

主要創新點

課題組使(shi)用(yong)氫氧化(hua)鈉(na)水溶液為催化(hua)劑，在溫和(he)的(de)條(tiao)件完成高分子的(de)超交聯過程，進(jin)而實現對于潛(qian)熱儲能材料的(de)快速封裝。

值得注(zhu)意的(de)是，反應物的(de)初始(shi)均(jun)相狀態在最大(da)程度上保證潛(qian)(qian)熱儲能(neng)材(cai)料有效封裝的(de)同時(shi)，也允許其與第三(san)種組分——納(na)(na)米(mi)粒子均(jun)勻復(fu)合，使得復(fu)合相變材(cai)料沒有泄露(lu)情況下潛(qian)(qian)熱可(ke)達(da)到180 J/g，在碳基納(na)(na)米(mi)材(cai)料、金屬氧化物納(na)(na)米(mi)顆粒和無機氧化物納(na)(na)米(mi)顆粒的(de)促進下，復(fu)合潛(qian)(qian)熱儲能(neng)材(cai)料的(de)導熱系數最高可(ke)以提升600%，光熱轉換效率(lv)可(ke)達(da)93.7%。

此(ci)外，由于高分子特有(you)的硅(gui)氧官能團(tuan)可以像海綿一樣(yang)對(dui)復合(he)材料中的水分進行吸收(shou)和釋放(fang)，有(you)望解決無機潛熱儲能材料過冷(leng)度高、循環(huan)穩定性差的問題。

進一步的研究表(biao)明，該有機(ji)/無機(ji)雜化高分子上有機(ji)片段(duan)有利于提升該材料的表(biao)面疏水性(xing)，進而(er)賦予該潛熱儲能材料表(biao)面獨特的自清潔性(xing)能。

該策略(lve)的(de)成(cheng)功實施實現了一種方案(an)同時應(ying)用于(yu)有機及無機復合(he)潛(qian)熱儲(chu)能(neng)材(cai)(cai)料(liao)的(de)合(he)成(cheng)，在解決(jue)潛(qian)熱儲(chu)能(neng)材(cai)(cai)料(liao)泄漏問題的(de)同時還賦予復合(he)材(cai)(cai)料(liao)優異(yi)的(de)儲(chu)放熱、光(guang)熱轉化與自清(qing)潔(jie)性能(neng)。