Microencapsulation of bio-based phase change materials with silica coated inorganic shell for thermal energy storage

材料科学 抗压强度 空心微珠 复合材料 涂层 热能储存 保温 泄漏(经济) 热导率 热稳定性 化学工程 粉煤灰 生物 工程类 宏观经济学 经济 图层(电子) 生态学
作者
Abdulmalik Ismail,Jingyi Zhou,Anastasia N. Aday,Isabel Davidoff,Adewale Odukomaiya,Jialai Wang
出处
期刊:Journal of building engineering [Elsevier BV]
卷期号:67: 105981-105981 被引量:33
标识
DOI:10.1016/j.jobe.2023.105981
摘要

This study investigates the use of cenospheres to encapsulate a low-cost, bio-based phase change material (PCM) derived from refined edible vegetable oil. Chemical etching was applied on the cenospheres to create holes through which melted PCM was loaded to produce a PCM microcapsule. Subsequently, a silica-based coating was applied to seal the perforations and prevent leakage of PCM from the microcapsule. Microstructural, chemical compatibility, thermal, and leakage properties of the produced silica coated PCM microcapsule (SCPCM) were assessed. No leakage was found for this new microcapsule, and higher thermal stability and conductivity were noted. Thermal decomposition of the PCM in SCPCM was delayed by about 16 °C attributable to the silica coating. An enhanced compressive strength performance was achieved at 10 vol% of sand replacement with SCPCM. 20–30 vol% replacement of sand with cenosphere microcapsules seems to be the optimal range for reasonable compressive strength. The workability of the mortar incorporated with SCPCM decreased when the replacement level increased to more than 30 vol% due to the hydrophilic nature of the silica deposit. This study has demonstrated the potential of cenospheres as inorganic shell for PCMs and the potential for incorporation of SCPCM into construction materials for thermal energy storage (TES).
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