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Bio-based poly (lactic acid)/high-density polyethylene blends as shape-stabilized phase change material for thermal energy storage applications

差示扫描量热法 热能储存 材料科学 高密度聚乙烯 相变材料 热的 傅里叶变换红外光谱 热稳定性 聚乙烯 化学工程 扫描电子显微镜 复合材料 热力学 物理 工程类
作者
Xiang Lu,Jintao Huang,Ben-hao Kang,Teng Yuan,Jinping Qu
出处
期刊:Solar Energy Materials and Solar Cells [Elsevier BV]
卷期号:192: 170-178 被引量:53
标识
DOI:10.1016/j.solmat.2018.12.036
摘要

In this study, novel shape-stabilized phase change materials (SSPCMs) were first prepared via melt blending by employing bio-based poly (lactic acid) (PLA) as the supporting matrix and high-density polyethylene (HDPE) as the phase change working substance for thermal energy storage (TES) applications. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD) results indicated that no chemical reaction occurred between PLA and HDPE during melt processing, but the crystalline regions of HDPE was decreased by the introduction of PLA component. Scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), and shape stability tests showed that the PLA50/50HDPE blend with co-continuous phase morphology had good shape stability and thermal energy storage capacity. The co-continuous structure of un-melted PLA component in the PLA50/50HDPE blend could provide strong support for the HDPE component and maintain its shape during the phase change process. The latent heat for the PLA50/50HDPE blend during melting and freezing process are 100.1 J/g and 97.6 J/g, respectively, and the relative enthalpy efficiency reaches as high as 104.2%. After 10 thermal cycles, the thermal parameters of PLA50/50HDPE blend remain nearly constant. It indicated that the PLA50/50HDPE blend as SSPCM had excellent reusability and thermal reliability. The simple thermal energy storage and conversion experiments showed that the PLA50/50HDPE SSPCM owns great potential in solar energy storage or industrial waste heat recovery field.
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