Preparation and thermal performance study of a novel hydrated salt composite PCM for space heating

过冷 热导率 相变材料 材料科学 复合数 热能储存 温度循环 热力学 潜热 复合材料 热的 化学工程 物理 工程类
作者
Zijian He,Hongting Ma,Shilei Lu
出处
期刊:Journal of energy storage [Elsevier BV]
卷期号:90: 111906-111906 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.est.2024.111906
摘要

In order to effectively address the mismatch between thermal energy supply and demand in buildings, latent heat storage (LHS) based on phase change material (PCM) stands out as a key technology. While hydrated salt has emerged as a promising PCM, it encounters common issues such as substantial supercooling, phase separation, and low thermal conductivity, hindering its development. To mitigate these limitations, this study focused on modifying Ba(OH)2·8H2O by incorporating various nucleating agents and thickening agents to reduce supercooling, enhancing the composite PCM's thermal properties by introducing expanded graphite (EG) to elevate thermal conductivity. Subsequently, the thermal stability of the PCM was evaluated through accelerated thermal cycling tests, encompassing the assessment of critical thermal parameters, including supercooling degree, enthalpy, and thermal conductivity of the composite PCM. Experimental findings unveiled the effectiveness of incorporating 2 wt% BaCl2·2H2O and 1 wt% CMC to Ba(OH)2·8H2O, effectively diminishing the supercooling degree from 14 °C to 1.42 °C. Further integration of 3.5 wt% EG led to a substantial decrease in the supercooling degree to 0.24 °C. Simultaneously, the addition of EG resulted in an improvement in thermal conductivity, elevating it from 0.62 W/(m·K) to 1.03 W/(m·K), while the enthalpy decreased from 283.68 J/g to 252.81 J/g. Notably, the composite PCM exhibited notable thermal reliability with a latent heat drop of 15.9 % following 1000 accelerated cycles of testing. Moreover, the composite PCM demonstrated superior thermal storage density, measuring at 2.36 times that of traditional paraffin wax, yet with a thermal storage cost merely a quarter of paraffin wax, rendering it more favorable for extensive deployment in building energy systems.
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