基于亚硝酸钠-硝酸钠共晶的复合相变材料（CPCM）用于中温热能储存（TES）：探究微观结构与热性能之间的关系|化合物|氧化|混合物|潜热|相变材料

本文关注一种新型中温复合相变材料（CPCM）。更具体地说，CPCM含有亚硝酸钠-硝酸钠相变材料用于潜热和感热储存，氧化镁作为陶瓷基体材料用于形状稳定和显热储存，膨胀石墨作为热导增强材料（TCEM），以改善传热效果。

研究重点是理解CPCM微结构与其热性质之间的关系。该CPCM被发现独特，既表现出可逆的固态跃迁（≈175°C）和可逆的固液跃迁（≈223°C），总潜热约为120焦耳/克。对CPCM的深入微观结构表征显示，在空气中热循环时温度可达350°C，这一稳定性也得到了其稳定潜热和热导率的确认。结果强调了CPCM微观结构与其热性能之间的相关性，以及高温工业熔盐应用（如聚光太阳能）中潜在的热分解反应。

结论

我们的研究强调结合复合相变材料的微观结构和热特性征，有助于更好地理解其热稳定性和潜在降解机制的优势。对CPCM的深入微观结构表征表明，在350°C以下空气中的热循环测试中具有足够的热稳定性，这一结果也得到了稳定的潜热和热导率值的确认。这种基于NaNO的中温CPCM配方2-NaNO3共晶盐混合物被开发用于高效的废热回收和热传递。以下是我们工作的主要发现：

(1)本研究所研究的PCM既呈现了固态-固态跃迁，也呈现了固液转变。这意味着要实现完全可逆，PCM的最低和最高工作温度应分别低于固态-固相变化温度和高于固液相变温度。

(2)无机盐化合物的固态-固相变化可被视为TES的有力竞争者。固固PCM相较于传统固液PCM具有多项优势，包括（i）无泄漏，（ii）无需封装，（iii）体积变化较小。未来的研究应致力于利用盐化合物表现出固态-固态相变，开发一类新的TES材料。

(3)特别应注意含有亚硝酸钠（如HITEC）®并暴露于开放系统中的盐混合物，以防止其热分解。实际上，这限制了空气和开放系统中此类混合物的使用温度为350°C。分解产物为氧化钠（Na2O）、一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），这些化合物在我们的研究中被发现与CPCM化合物反应。例如，在400°C热循环时，CPCM内碳酸钠的沉淀是由于溶解的Na之间的酸碱反应所致2O和CO铁路2.

(4)虽然我们研究中选择了氧化镁作为陶瓷骨架材料，但也可以考虑其他更具成本效益的替代品。近期研究表明，回收材料或副产品（如红泥残留、煤飞灰、拆除废料）可以成为提升制造CPCM经济盈利能力和可持续性的可行方案。CPCM模块的制造工艺易于扩展且成本低廉，因此具有强大的商业化潜力。

(5)我们还鼓励社区系统地通过DSC进行至少三个独立样本的两次加热-冷却循环，以提供准确可靠的潜热数据。事实上，在首次加热扫描时，有些相变可能看不到，这掩盖了PCM在TES应用中PCM的真实行为，尤其是材料暴露于反复充放电循环时。