基于废弃生物质的jackfruit peel/n-docosane复合相变材料用于热能存储和POWER-SONIC蓄电池热管理
2026-06-19 11:53:57 点击： 次
本文经过碳化活化和真空浸渍法，使用抛弃菠萝蜜皮制备了形状安稳相变资料（SSPCMs），为高效能量存储与转换供给了一种可继续的处理方案。活化菠萝蜜皮（AJP）的比外表积从原始的0.39 m²/g明显添加至2446.88 m²/g，孔隙体积和孔结构也得到了明显优化。经过正二十二烷（ND）的真空浸渍，所得ND/AJP的熔融焓和结晶焓别离为107.17 J/g和107.33 J/g，与ND/JP比较别离提升了71.4%和73.3%。TGA和走漏实验表明，所制备的ND/AJP具有优异的热安稳性和形状安稳性。此外，经过在Fluent中进行的模仿验证了ND/AJP使用于18650锂离子电池组时的热办理才能。与空气冷却（2 m/s）比较，ND/AJP-空气冷却（2 m/s）电池组的最高温度和最大温差别离从52.64 °C和12.69 °C降至45.41 °C和4.76 °C，明显提高了电池组的安全性。这项工作为生物质废物办理供给了一种新办法，且所得SSPCMs在热办理体系中展现出广阔的使用远景。
引言
近年来，电动汽车的快速发展推动了锂离子电池的广泛使用。因为具有高储能密度、长循环寿数和高安稳性，这些锂离子电池已成为电动汽车的首要能源[1]。然而，锂离子电池的充放电进程往往会产生剧烈的温度动摇，存在严峻火灾事故的风险。因此，确保电池在最佳温度范围内运行以防止热失控尤为重要。常见的电池热办理体系包含天然冷却、风冷、液冷等。然而，跟着新能源技术的飞速发展，对电池热办理提出了更高的要求，传统的天然冷却和风冷等办法已无法满意工业需求。Mitra等人[2]的研讨表明，在配置通道流中运用碳基纳米流体展现出了卓越的冷却功用，明显降低了温度变化并提高了电池单元间的均匀性。此外，Chen等人[3]证明，将相变资料（PCMs）与涉及气凝胶和冷板的优化战略相结合，为热办理供给了一种新颖的办法。这些创新办法对于提高运行安全性、延伸电动汽车运用寿数至关重要，然后支持更广泛地采用环保...
所使用的PCMs首要包含有机PCMs和无机PCMs[6]。有机PCMs，如石蜡[7]和脂肪酸[8]，因其安稳的相变温度、高能量密度、热化学安稳性、无腐蚀性和无毒性而受到广泛关注[9]。在众多有机PCMs中，n-docosane（ND）因为其熔点为45.74 °C且具有256.37 J/g的高熔融焓，适用于电池热办理和热能存储范畴。其相变温度范围覆盖了锂离子电池的最佳工作温度范围[10]，使其能够在电池温度过高时有效吸收热量，并在温度下降时释放热量，然后坚持其温度安稳性。此外，ND的高焓值相同有利于热能存储使用。然而，作为一种固液相变资料，ND容易发生走漏。为了处理这一问题，通常的做法是将支撑资料与相变资料结合运用。SSPCMs的构成是经过使用支撑资料的强外表粘附力、毛细管力和氢键来封装PCMs完成的[11,12]。常用的支撑资料包含聚合物[13]、二氧化硅（SiO₂）[14]、石墨烯[15]、金属有机结构（MOF）[16]、胀大石墨（EG）[17]和活性炭[18]。
与上述支撑资料比较，源自天然生物质的多孔资料具有孔隙结构丰厚、本钱效益高以及环境可继续性等优势[19]。这些资料被广泛使用于SSPCMs的制备，并在热能存储使用中取得了令人满意的成果。Xiao等人[20]经过在多孔碳外表附着银纳米颗粒将其化学改性为功用化载体资料，并经过真空浸渍法获得了SSPCMs。与未改性的资料比较，所得SSPCM的热导率明显提高了181%，储热才能提高了96.6%。Xu等人[21]探索了以硅藻为基础的生物质复合资料作为可继续支撑基质，强调了运用硅藻土和胀大石墨等环保资料，这明显提升了电池模块的热办理效率。Wen等人[22]经过在400 °C下碳化向日葵制备了多孔碳支撑资料。随后，他们在真空条件下将该支撑资料浸渍于硬脂酸中，然后制备出熔融潜热高达186.1 J/g的SSPCMs。此外，SSPCMs的热导率也比硬脂酸提高了106.3%，达到了0.33 W/(m·K)。Shuaib等人[23]成功开发了一种具有本钱效益的SSPCM，其运用了涂覆二氧化锰的碳化西瓜皮并结合...
事实上，大量的抛弃生物质为制备多孔碳资料供给了宝贵的来历。在储能范畴使用抛弃生物质不仅有助于减少环境污染，还有利于抛弃资源的有效使用。菠萝蜜在中国广受欢迎，但除了可食用的果肉外，约60%的果实仍需得到使用[24]。此外，jackfruit peel（JP）具有较高的纤维素含量和巩固的纤维网络结构，这赋予了其杰出的机械功用和热安稳性[25]。研讨表明，JP经碳化和活化后具有有效的吸附功用。Brij Bhushan等人[26]在JP的活化处理中运用了KOH来出产具有杰出孔隙率的活性炭，完成了高达64%的最大微孔率。该资料表现出优异的外表理化性质，为其作为吸附剂的使用供给了明显优势。同时，activation jackfruit peel（AJP）展现出增强的PCMs吸附才能，这得益于氢键和离子偶竭力的作用[27]，然后进一步提升了其在各种使用中的实用性。
本文成功使用抛弃菠萝蜜皮制备了一种形状安稳的相变资料，其中活化菠萝蜜皮作为牢靠的支撑资料。体系分析了SSPCMs的形貌结构和热功用。实验成果表明，所制备的SSPCMs具有牢靠的形状安稳性，并表现出杰出的相变特性。这些成果对储能、能量转换以及电池热办理使用具有重要意义。使用抛弃生物质制备SSPCMs不仅减少了资源糟蹋，也为完成可继续能源发展方针供给了有力支持。