Un nuevo material de cambio de fase estable con peine

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Apr 21, 2024

Un nuevo material de cambio de fase estable con peine

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 5243 (2023) Cite este artículo 1714 Accesos Detalles de métricas Para mejorar la homogeneidad de los compuestos de materiales de cambio de fase (PCM) para energía térmica

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 5243 (2023) Citar este artículo

1714 Accesos

Detalles de métricas

Para mejorar la homogeneidad de los compuestos de materiales de cambio de fase (PCM) para el almacenamiento de energía térmica, se emplea trimetilolpropano (Ymer-N120) a base de poli(etilenglicol monometil éter) con largas cadenas laterales de etoxilo para formar poliuretano en forma de peine que funciona como Materiales de apoyo para PCM. Y los resultados de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), la difracción de rayos X, la calorimetría diferencial de barrido, las pruebas de ciclo térmico acelerado, el análisis termogravimétrico y la microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM) sugirieron un poliuretano reticulado incrustado con ácido mirístico (MA) de grado micrométrico. Los cristales se prepararon durante el proceso de curado térmico. El poliuretano en forma de peine (YP) obtenido puede proporcionar materiales de soporte de estructura 3D para fundir MA. Y la larga cadena de etoxilo lateral de Ymer-N120 promueve la fusión de MA para formar cristales del tamaño de una micra. Los resultados de las pruebas de confiabilidad térmica confirmaron las ventajas de los mismos grupos metileno en las cadenas laterales y sugirieron que la capacidad máxima de retención de los enlaces cruzados YP es aproximadamente el 50% en peso de los compuestos. Con la adición del 50% en peso de MA, YPM50 puede suministrar un alto calor latente (más de 90 J/g de YPM50) con una excelente estabilidad térmica (debido a que su temperatura de descomposición inicial alcanza los 190 °C) sin fugas (después de 500 veces de ciclo térmico acelerado). pruebas). Todos los resultados indicaron que esta estructura proporciona una solución eficaz para la fuga de PCM, que muestra una aplicación prometedora en TES.

La exploración y utilización de la energía se han convertido en una cuestión crucial y urgente a medida que la Tierra sufre la crisis energética y la contaminación ambiental1,2,3. La tecnología de almacenamiento de energía térmica (TES) puede resolver el desajuste temporal y espacial entre la demanda y la oferta de energía4, se ha empleado para recolectar energía renovable5,6,7,8 y recolectar la energía residual doméstica/industrial9,10. Los materiales de cambio de fase (PCM) pueden almacenar y liberar energía térmica de manera reversible mediante la fusión y cristalización de materiales cristalinos11,12, han atraído una gran atención para los sistemas TES13 en los siguientes campos: construcciones y edificios13,14,15, almacenamiento de energía solar16,17, 18, almacenamiento de energía geotérmica4, sistema de gestión térmica de batería (BTMS)12,19 y otros sistemas de sistemas de gestión térmica. Debido a la alta densidad de energía, la insignificante variación de temperatura y volumen de los PCM durante el proceso de almacenamiento de energía, los PCM como el alcohol graso20, el polietilenglicol21, la parafina22 y el ácido graso23 se han utilizado ampliamente en muchos campos, como edificios inteligentes, aeroespacial, telas inteligentes e industria. recuperación de residuos de calor, etc.

Entre los PCM, los ácidos grasos de cadena larga y flexible han sido estudiados exhaustivamente debido a su temperatura de cambio de fase ajustable, su no toxicidad y su estabilidad química24,25. Sin embargo, los ácidos grasos sufren fugas por encima de la temperatura de fusión (Tm) 26, lo que puede causar fallas en el sistema TES, contaminación del equipo e incluso riesgo de incendio, y ha restringido el desarrollo de ácidos grasos. Por lo tanto, los ácidos grasos siempre están encapsulados por materiales de soporte porosos27 como nanotubos de carbono (CNT), grafeno, grafito expandido, etc. para fabricarlos como PCM estables (FSPCM) para evitar la fuga de ácidos grasos incluso por encima de la Tm. Por ejemplo, Hu28 ha informado sobre FSPCM basados ​​en eutécticos de ácidos grasos, que muestran una excelente capacidad de almacenamiento de energía y una estabilización de forma superior, mediante el empleo de materiales de soporte de nanofieltros de carbono/óxido de grafeno reducidos.

Sin embargo, los FSPCM sufren poca estabilidad y confiabilidad debido a la interacción inferior de la interfaz de los ácidos grasos y los materiales de soporte, lo que puede causar fallas en los FSPCM una vez que el esqueleto de soporte sufre fuerzas externas y solventes químicos. El empleo de una matriz polimérica como material de soporte es una de las formas más eficientes de mejorar la estabilidad y confiabilidad de los FSPCM a base de ácidos grasos. Las redes poliméricas, especialmente las redes poliméricas reticulantes, pueden limitar eficazmente la fuga de ácido graso fundido cuando la temperatura es superior a la temperatura de fusión del ácido graso29. Por ejemplo, Pandey30 preparó una matriz polimérica anfifílica porosa con alta repetibilidad de transferencia de fase y larga durabilidad debido a su buena dispersabilidad en agua de las partículas poliméricas. Sin embargo, la incompatibilidad de la interfaz entre la matriz grasa y polimérica ocurrirá después de múltiples procesos de cambio de fase repetidos, lo que resultará en la efusión de ácidos grasos. Por lo tanto, es necesario e interesante fabricar FSPCM estables y confiables mejorando la interacción entre la matriz grasa y polimérica25,31. El polímero en forma de peine con cadenas alquílicas laterales se ha estudiado debido a la interacción de sus largas cadenas laterales con los PCM. Yao32 utilizó un material de soporte de cambio de fase estructural en forma de peine (PPEGMA) para proporcionar entrelazamientos estrechos entre las largas cadenas laterales de polímero y cadenas de PCM mediante la acción de la fuerza dipolar inducida.

En este trabajo, se preparó un poliuretano reticulante (llamado YP) mediante un breve curado térmico de poliarilpolimetilenoisocianato (PAPI) como agente de acoplamiento y trimetilolpropano (Ymer-N120) a base de poli(etilenglicol monometiléter) con cadena flexible como poliol. Mientras tanto, la cadena larga y flexible de Ymer-N120 se convirtió en las cadenas laterales de YP. Las redes YP fabricadas en forma de peine funcionaron como esqueleto de soporte para encapsular el ácido mirístico (MA) para el almacenamiento de energía térmica. Y las cadenas laterales largas favorecen la mejora de la interacción entre el MA y la matriz polimérica, lo que mejora la distribución de MA. Esta estrategia muestra distintos avances que incluyen ruta sintética compacta, proceso de preparación limpio sin solventes orgánicos ni generación de gases tóxicos. Además, se analizaron exhaustivamente la estructura química, el rendimiento cristalino, el rendimiento de cambio de fase, la confiabilidad térmica, la estabilidad térmica y la morfología microscópica de los FSPCM curados. Todos los resultados sugirieron que esta estructura en forma de peine con cadenas largas y flexibles ofrece una solución potencial para la fuga de MA en fusión.

El trimetilolpropano a base de poli(etilenglicol monometil éter) (Ymer N120, Mw = 1000 g/mol) se adquirió de Perstorp. El ácido mirístico (MA, CAS: 544-63-8) fue proporcionado por Kelong Chemical Reagent (Chengdu, China); El isocianato de poliarilo polimetileno (PAPI, Mw = 381 g/mol; NCO% en peso = 33,07; la funcionalidad promedio es 3) se adquirió de Yantai Wanhua poliuretano Co., Ltd. (Shandong, China). Todos los materiales fueron utilizados sin ser tratados.

Se decantaron 3,00 (± 0,01) g (0,003 mol) de Ymer N120 seco, 0,76 (± 0,01) g (0,002 mol) de PAPI y una cantidad diferente de MA al matraz y se mezclaron mediante agitación mecánica durante aproximadamente 10 minutos para formar una mezcla homogénea a 80 ºC. Después de la desgasificación, la mezcla se transfirió a una placa de tetrafluoroetileno y se colocó en una estufa de vacío a 80 °C. La mezcla se calentó durante 4 h a 80 °C y luego se calentó a 120 °C durante 2 h; su ruta de curado se muestra en la Fig. 1 y los materiales de poliuretano (PU) reticulado se denominaron YP. Según la adición de MA, los compuestos de PCM a base de PU obtenidos se designaron como YPM50 (YP agregó 50% en peso de MA) e YPM60 (YP agregó 60% en peso de MA), respectivamente.

La ruta de curado de los composites de cambio de fase YPM50.

La prueba FTIR se utilizó en primer lugar para investigar la estructura química y la reacción de Ymer-N120 y PAPI, y la adición de MA en enlaces cruzados en forma de peine. Como se muestra en la Fig. 2, los picos de absorción aparente de –NH2–COO– alrededor de 1598 cm−1 y 1534 cm−1 en YP atestiguan la policondensación de Ymer-N120 y PAPI. Los picos de absorción –NH – COO– también aparecen en YPM50 e YPM60 y también indican que la reacción de Ymer-N120 y PAPI no se interrumpe con la adición de MA. Además, en YPM50 e YPM60 también aparecen picos obvios alrededor de 1097 cm-1, 963 cm-1, 842 cm-1 y 766 cm-1 pertenecientes al grupo C – O – C, –CH2– y –CH3. Además, en YPM50 e YPM60 también se observan dos picos característicos marcados por líneas discontinuas alrededor de 2913 cm-1 y 2847 cm-1 que pertenecen al metileno de MA. Los resultados implican que los PCM basados ​​​​en YP y MA se prepararon con éxito mediante polimerización en un solo paso.

Los espectros FTIR de YP, MA, YPM50 y YPM60.

XRD estudia la estructura cristalina de YP, MA e YPM50, como se muestra en la Fig. 3, en YP se detecta un pico ancho y romo a 21,6 ° que indica la estructura amorfa de YP. El cristal MA exhibe siete picos agudos a 6,09°, 8,99°, 14,51°, 21,97°, 24,44°, 40,44° y 46,51°. Los siete picos agudos similares también se observaron en YPM50, lo que indicó el excelente rendimiento cristalino de MA incluso encapsulado por YP. La casi misma posición del pico de MA puro e YPM50 sugiere que las cadenas largas y flexibles de Ymer-N120 hacen que las moléculas de MA alifáticas formen microesferas cristalinas ordenadas fácilmente cuando la temperatura está por debajo del punto de congelación de MA. La diferenciación insignificante del ángulo de difracción y el espaciado d de los planos cristalinos implica que las propiedades cristalinas inherentes del MA no se han visto afectadas por el esqueleto del polímero. En comparación con el MA puro, YPM50 muestra una intensidad máxima más baja debido a la adición de esqueletos poliméricos en los compuestos de PCM. El método para estimar los parámetros de solubilidad parcial de polímeros y compuestos orgánicos puros se establece a partir de aportaciones grupales. La ecuación para la estimación de δ es la siguiente:

donde Fi son las contribuciones del grupo de tipo i a la constante gravitacional molar, ρ y Mw es la densidad y el peso molecular de polímeros y compuestos orgánicos puros. Según la ecuación anterior, los parámetros de solubilidad de YP son 7,701, muy cercanos a los de MA (7,558). Los estrechos parámetros de solubilidad de YP y MA sugirieron una buena compatibilidad.

El difractograma XRD de YP, MA e YPM50.

Las propiedades de cambio de fase, provocadas por la cristalización reversible y la fusión de segmentos cristalinos, son las propiedades predominantes de los PCM. En esta parte, la temperatura de cambio de fase, incluida la temperatura cristalina (Tc), la temperatura de fusión (Tm), la entalpía cristalina (ΔHc) y la entalpía de fusión (ΔHm), se midieron mediante análisis DSC. Como se muestra en la Fig. 4a, Ymer-N120 exhibe un rendimiento cristalino obvio y tiene un alto calor latente [115,6 J/g de ΔHm, 108,5 J/g de ΔHc (Fig. 4b)]. La incorporación de PAPI restringirá las propiedades cristalinas de los segmentos de Ymer-N120, lo que refleja que no se detecta ningún pico en el rango de prueba para YP, lo cual es consistente con los resultados de XRD. Debido a las excelentes propiedades de cambio de fase (205,0 J/g de ΔHm y 205,0 J/g de ΔHc) de MA, el YPM50 y el YPM60 tienen picos endotérmicos y picos exotérmicos obvios que son similares a los picos de MA durante los ciclos de calentamiento y enfriamiento. (Figura 4c). YPM50 tiene una capacidad de almacenamiento de energía de 92,6 J/g de ΔHm y 91,3 J/g de ΔHc, YPM60 muestra el máximo latente más alto con 113,4 J/g de ΔHm y 110,5 J/g de ΔHc (Fig. 4d). En comparación con el MA puro, el ingrediente de cambio de fase funcional decreciente causa un valor latente más bajo en YPM50 y YPM60. Además, el efecto de solución y el efecto impedido de los esqueletos poliméricos también restringen la capacidad cristalina de MA. La temperatura de cambio de fase (Tc y Tm) determina el rango de temperatura de aplicación de los PCM, el rango de temperatura de cambio de fase de YPM50 e YPM60 es de aproximadamente 33,1 a 57 °C, lo que es adecuado para aplicaciones en edificios y telas inteligentes. En comparación con la Tc (49,0 °C) y la Tm (57,0 °C) de MA, las Tc de YPM50 e YPM60 son 37,1 °C y 33,1 °C, las Tm de YPM50 e YPM60 son 57,0 °C y 59,5 °C, respectivamente . El ligero cambio de Tc de YPM50 e YPM60 se debe al efecto de solución de las cadenas laterales flexibles. En resumen, las reticulaciones de PU en forma de peine también amplían el rango de temperaturas de aplicación.

(a) curvas DSC de Ymer-N120, YP y MA (b) propiedades de cambio de fase de Ymer-N120 y MA (c) curvas DSC de YP, YPM50 e YPM60 (d) propiedades de cambio de fase de YP, YPM50 e YPM60.

La confiabilidad térmica es un factor eficaz y determinará la vida útil de los PCM. La confiabilidad térmica de YPM50 e YPM60 también se evalúa mediante ciclos térmicos acelerados y pruebas DSC, los resultados relacionados se muestran en la Fig. 5a, c, y los datos de las propiedades de cambio de fase se enumeran sincrónicamente en la Fig. 5b, d. Los compuestos de PCM tratados térmicamente exhiben picos exotérmicos y endotérmicos únicos simulables de la muestra original. El YPM50-500 (YPM50 fue tratado térmicamente mediante 500 ciclos de procesos de calentamiento-enfriamiento) se solidifica a 39,98 ℃ con 87,6 J/g de calor latente de congelación y se funde a 53,5 °C con 88,6 J/g de calor latente de fusión, que se desplazan ligeramente. en comparación con los del YPM50. La pequeña disminución del calor latente y la temperatura de cambio de fase implica que las propiedades de cambio de fase de YPM50 no se ven influenciadas por las 500 veces del tratamiento térmico debido a la buena capacidad de recubrimiento de las redes de reticulación YP. Mientras que la Tc, Tm, ΔHc y ΔHm de YPM60-500 es de aproximadamente 29,16 °C, 56,26 °C, 85,6 J/g (con una disminución del 22,5 %) y 91,1 J/g (con una disminución del 19,6 %). Esas grandes disminuciones se deben a la fuga de MA derretido. La mejor confiabilidad térmica de YPM50 sugiere que la adición óptima de MA es del 50% en peso.

Las (a) curvas DSC de YPM50, YPM50-100 y YPM50-500 (b) propiedades de cambio de fase de YPM50, YPM50-100 y YPM50-500 (c) curvas DSC de YPM60, YPM60-100 y YPM60-500 (d ) propiedades de cambio de fase de YPM60, YPM60-100 y YPM60-500.

Además, se empleó un dispositivo simple (consulte la Fig. S1 en Información complementaria) con un calentador basado en PI (50 mm, 2,7 Ω) como fuente de calor para evaluar más a fondo la aplicación potencial de nuestras muestras en el campo de la gestión térmica. Se utilizó el mismo tamaño de películas YP e YPM50 como capa de gestión térmica (Fig. 6a). Mientras tanto, se utilizó la cámara térmica infrarroja (FLIR T420) para registrar la temperatura en tiempo real del calentador durante el uso (consulte el video en tiempo real en el video complementario 1). Como se muestra en la Fig. 6b, al comienzo la temperatura de tres puntos (sp1 es la temperatura del calentador basado en PI con película YPM50, sp2 es la temperatura del calentador basado en PI con película YP, sp3 es la temperatura ambiente durante la prueba) son casi lo mismo (Fig. 6c), cuando se encendieron los calentadores (Fig. 6d), la temperatura de YP aumentó rápidamente hasta 67,9 ° C en 75 s; sin embargo, después de integrarse con MA, la velocidad de calentamiento del YPM50 obviamente se redujo y la temperatura máxima es de 52,6 °C después de calentar durante 75 s (Fig. 6e). Luego se apagó el calentador (Fig. 6f), la temperatura de YP disminuyó un 59%, mientras que la de YPM50 disminuyó un 35% (Fig. 6g). Y después de 304 s, la temperatura del calentador PI con YPM50 era aún más alta que la del calentador PI con YP (Fig. 6h). Esos resultados indicaron que nuestro YPM50 posee perspectivas prometedoras en el campo de la gestión térmica.

La (a) capa de gestión térmica (b) las curvas de evolución de la temperatura de las muestras durante el calentamiento y el enfriamiento. La muestra de control fue la temperatura ambiente; la imagen térmica infrarroja (sp1 es la temperatura del calentador basado en PI con película YPM50, sp2 es la temperatura del calentador basado en PI con película YP, sp3 es la temperatura ambiente durante la prueba) (c) bajo temperatura ambiente (d) en los calentadores encendiéndose (e) en el rápido ascenso (f) en los calentadores apagándose (g) en el rápido descenso (h) después de apagarse 304 s.

La estabilidad térmica de los compuestos de PCM preparados también se estudia con TGA. Las curvas TGA y DTG relacionadas se enumeran en la Fig. 7. En la Fig. 7a, el MA ocurre una pérdida de masa a 180 ℃, que es causada por la vaporización, mientras que YP tiene una estabilidad térmica distinguida debido a que su temperatura de descomposición excede los 310 ℃. Con la adición de MA, las muestras YPM50 e YPM60 tienen un pico de pérdida de masa anterior a la temperatura de ebullición de MA, mientras que YP muestra un mecanismo de degradación en un solo paso (ver Fig. 7b). Como se indica en la Tabla 1, la temperatura de pérdida de masa inicial de YPM50 e YPM60 es ligeramente más alta que la del MA puro, lo que indica el efecto de protección de las redes YP en MA. Además, la temperatura inicial de degradación térmica de YPM50 e YPM60 es bastante mayor que su temperatura de cambio de fase, lo que sugiere que la estabilidad térmica satisface completamente la temperatura de cambio de fase requerida. YP e YPM50 se enfriaron en nitrógeno líquido durante 20 minutos y luego se dividieron en nitrógeno líquido. La superficie de la fractura se roció con oro para estudiar más a fondo la dispersión de MA en redes YP mediante SEM. La morfología de la superficie de YP e YPM50 se muestra en la Fig. 7c, d, respectivamente. El YP exhibe una superficie lisa, mientras que el YPM50 muestra una superficie rugosa y picada con una detección obvia de dispersión de cristales de MA granulares (aproximadamente 30 a 50 μm) en la matriz de YP. La fina distribución de MA sugiere que los enlaces cruzados con cadenas largas y flexibles actúan como excelentes materiales de soporte para compuestos de PCM. La figura SEM de YPM50 después de 500 ciclos térmicos de calor-enfriamiento en una cámara con temperatura controlada se adjuntó en la Fig. S2 (Información de respaldo). Hay cambios morfológicos de YPM50-500. Las partículas micrométricas de MA se están volviendo más débiles y más pequeñas. Esos cambios sugieren que hay fuertes entrelazamientos entre las largas cadenas laterales de YP y MA por la acción de la fuerza dipolar inducida. Después de varios ciclos térmicos, la interfaz de YP y MA se despierta. Y la disminución de la entalpía también confirmó la capacidad de disolución de las cadenas laterales de YP. Y este tipo de estructura respalda una estrategia prometedora de prevención y control de fugas de MA por encima de la temperatura de fusión.

(a) curvas TGA de YP, YPM50, YPM60 y MA (b) curvas DTG de YP, YPM50, YPM60 y MA (c) imágenes SEM de YP (d) imágenes SEM de YPM50.

Se preparó un nuevo FSPCM YPM50 para TES mediante el uso de PU reticulado con cadena lateral flexible como esqueleto de soporte y MA como segmentos funcionales de cambio de fase. Las redes reticuladas pueden evitar la fuga de MA por encima de la temperatura de fusión y la cadena lateral flexible favorece la mejora de la distribución de MA en YPM50 fabricado. Los resultados de FTIR demostraron que los entrecruzamientos de PU se sintetizaron con éxito mediante polimerización en un solo paso y las redes de entrecruzamiento no se vieron afectadas por la adición de MA. Debido al efecto disolvente de los grupos laterales flexibles en las redes de poliuretano, el cristal de MA quedó bien encapsulado y distribuido uniformemente. Y el calor latente de YPM50 e YPM60 supera los 90 J/g y 110 J/g, lo que significa una excelente capacidad de almacenamiento de energía que resulta muy atractiva para los TES. Además, YPM50 también muestra una buena confiabilidad térmica incluso después de 500 tratamientos térmicos debido a la protección de las cadenas laterales flexibles en MA. Los resultados de SEM sugirieron que el MA granular se dispersa uniformemente en las redes de entrecruzamiento. Y esta estructura respalda una estrategia prometedora de prevención y control de la fuga de MA incluso por encima de la temperatura de fusión del MA.

La estructura química de YP, YPM50 e YPM60 se probó mediante un espectrofotómetro infrarrojo por transformada de Fourier (Nicolet-560, Nicolet Co., EE. UU.) en el modo de reflexión total atenuada. Las mediciones se realizaron en un rango de número de onda de 400 a 4000 cm-1 con una resolución de 4 cm-1 a temperatura ambiente. Se utilizó difracción de rayos X (DRX) para investigar las propiedades de cristalización de MA, YP e YPM50 mediante un difractómetro automático (Ultima IV, Rigaku, Japón) a 35 kV y 30 mA con radiación Cu Ka. Los datos se registraron en 5~50° con una velocidad de escaneo de 0,04°/min a 25°C. Las mediciones de calorimetría diferencial de barrido (DSC) se llevaron a cabo en DSC Q200 (TA, EE. UU.) para encontrar la temperatura de cambio de fase y el calor latente de Ymer-N120, MA, YP, YPM50 e YPM60 a una velocidad de calentamiento o enfriamiento de 10 K/min. con 5 a 8 mg. En primer lugar, las muestras se calentaron para evitar los efectos del historial térmico del procesamiento previo de las muestras y luego se enfriaron para obtener los datos de enfriamiento del DSC. Luego, el siguiente paso de calentamiento trajo el rendimiento de calentamiento DSC. Las muestras se calentaron y luego se enfriaron en un rango de temperatura de 25 a 80 °C con una velocidad de calentamiento de 3 K/min, y el mismo proceso se repitió 100 o 500 veces en una cámara con temperatura controlada. Estas pruebas repetidas fueron diseñadas como pruebas de ciclos térmicos acelerados. Después de 100 o 500 pruebas, estas muestras tratadas se denominaron YPM50-00, YPM60-00, YPM50-500, YPM60-500. Se emplearon los siguientes ciclos de calentamiento y enfriamiento de las pruebas DSC para estudiar la temperatura de cambio de fase y el calor latente de muestras tratadas térmicamente y para evaluar su confiabilidad térmica. La estabilidad térmica de MA, YP, YPM50 e YPM60 se estudió mediante análisis termogravimétrico (TGA) realizado en un analizador termogravimétrico (TGA4000, PE, EE. UU.) de 30 a 600 °C a una velocidad de calentamiento de 10 K/min en flujo de nitrógeno. La morfología microcósmica de YP e YPM50 fabricados se observó mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM, Nova NanoSEM450, Thermo Fisher Scientific, EE. UU.) con un voltaje de aceleración de 5,0 kV.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Qi, X.-D., Shao, Y.-W., Wu, H.-Y., Yang, J.-H. & Wang, Y. Materiales compuestos de cambio de fase flexibles con almacenamiento simultáneo de energía luminosa y capacidad de memoria de forma accionada por luz. Compos. Ciencia. Tecnología. 181, 107714 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Kong, W., Yang, Y., Zhou, C. y Lei, J. Nuevos materiales termoendurecibles de cambio de fase con agente de curado a base de policarbonatodiol como esqueleto de soporte para el almacenamiento de energía térmica. Construcción de energía. 146, 12-18 (2017).

Artículo de Google Scholar

Chi, B., Yao, Y., Cui, S. y Jin, X. Preparación de material de cambio de fase compuesto de tetradecanol / grafito expandido recubierto de óxido de grafeno para almacenamiento de energía térmica. Madre. Letón. 282, 128666 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Menéndez, J., Ordóñez, A., Alvarez, R. & Loredo, J. Energía de minas cerradas: almacenamiento de energía subterráneo y aplicaciones geotérmicas. Renovar. Sostener. Energía Rev. 108, 498–512 (2019).

Artículo de Google Scholar

Ferreira, AC, Silva, J., Teixeira, S., Teixeira, JC & Nebra, SA Evaluación del rendimiento del motor Stirling comparando dos fuentes de energía renovables: energía solar y biomasa. Renovar. Energía 154, 581–597 (2020).

Artículo de Google Scholar

Gonalves, JM, Martins, PR, Araki, K. & Angnes, L. Progresos recientes en la división del agua y supercondensadores híbridos basados ​​en hidróxidos dobles en capas de níquel-vanadio. J. Química Energética. 57, 496–515 (2020).

Artículo de Google Scholar

Tang, B., Wang, L., Xu, Y., Xiu, J. y Zhang, S. Compuesto de poliuretano de cambio de fase/hexadecanol como material de cambio de fase de forma estable para almacenamiento de energía térmica. Materia de Energía Solar. Células solares 144, 1–6 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Acar, MS Optimización basada en la estructura de la red neuronal artificial de múltiples etapas del ciclo Kalina impulsado por energía geotérmica. J. Terma. Anal. Calorim. 145, 829–849 (2020).

Artículo de Google Scholar

Al-Janabi, A. & Al-Azri, N. Efecto de la recuperación del calor residual industrial en Omán sobre la energía y el medio ambiente. Representante de Energía 6, 526–531 (2020).

Artículo de Google Scholar

Vuarnoz, D. et al. Estudio de viabilidad cuantitativa de la conversión de energía magnetocalórica utilizando calor residual industrial. Aplica. Energía 100, 229–237 (2012).

Artículo de Google Scholar

Yang, Y., Kong, W. & Cai, X. Preparación y rendimiento sin disolventes de nuevos materiales de cambio de fase sólido-sólido a base de xilitol para el almacenamiento de energía térmica. Construcción de energía. 158, 37–42 (2018).

Artículo de Google Scholar

Liu, C. y col. Aplicación de materiales de cambio de fase en el sistema de gestión térmica de baterías: una revisión. Materiales 13, 4622 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu, S., Han, J., Gao, Q., Kang, W. y Wu, D. Compuesto de ácido láurico/bentonita/grafito en escamas como materiales de cambio de fase de forma estable para el almacenamiento de energía térmica. Madre. Expreso 10, 214–224 (2020).

Artículo de Google Scholar

Kong, W., Liu, Z., Yang, Y., Zhou, C. y Lei, J. Preparación y caracterizaciones de mezclas de asfalto y ácido láurico, materiales de cambio de fase para posibles materiales de construcción. Construcción Construir. Madre. 152, 568–575 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Ma, Y., Luo, Y., Xu, H., Du, R. & Wang, Y. Revisión sobre el almacenamiento de energía térmica en aire y agua de edificios con materiales de cambio de fase. Exp. Computadora. Flujo multifásico 3, 77–99 (2021).

Artículo de Google Scholar

Céline, M., Yuanyuan, L., Hui, C., Max, Y. & Lars, AB Madera transparente para almacenamiento de energía térmica y transmitancia óptica reversible. Aplicación ACS. Madre. Interfaces 11, 20465–20472 (2019).

Artículo de Google Scholar

Zahir, MH, Rahman, MM, Irshad, K. & Rahman, MM Materiales de cambio de fase estabilizados de forma para almacenamiento de energía solar: MgO y Mg(OH)2 mezclados con polietilenglicol. Nanomateriales 9, 1773 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wei, H. y col. Desarrollo de materiales de cambio de fase utilizando polvo compuesto hidrolizado de Al-Bi para almacenamiento de energía solar. Química. Ing. J. 421, 127836 (2020).

Artículo de Google Scholar

Bamdezh, MA y Molaeimanesh, GR Papel de la anisotropía de la espuma utilizada en el material compuesto de cambio de fase para el sistema híbrido de gestión térmica de una batería de iones de litio. J. Almacenamiento de energía 32, 101778 (2020).

Artículo de Google Scholar

Reddy, VJ, Akhila, K., Dixit, P., Singh, J. y Chattopadhyay, S. Evaluación del rendimiento del tampón térmico de una mezcla de ácidos grasos/material de cambio de fase eutéctico a base de alcohol graso y simulación. J. Almacenamiento de energía 38, 102499 (2021).

Artículo de Google Scholar

Feng, DL, Zang, YY, Pei, LI, Feng, YH & Zhang, XX Material de cambio de fase de polietilenglicol incrustado en un carbono poroso jerárquico con capacidad superior de almacenamiento térmico y excelente estabilidad. Compos. Ciencia. Tecnología. 210, 108832 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Min, L. Un material de cambio de fase de nanografito/parafina con alta conductividad térmica. Aplica. Energía 106, 25-30 (2013).

Artículo de Google Scholar

Nazir, H., Batool, M., Ali, M. & Kannan, AM Sistema de cambio de fase eutéctico basado en ácidos grasos para aplicaciones de almacenamiento de energía térmica. Aplica. Termia. Ing. 142, 466–475 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

San, A. Prueba de confiabilidad térmica de algunos ácidos grasos como PCM utilizados para aplicaciones de almacenamiento de calor latente solar térmico. Conversaciones de energía. Gestionar. 44, 2277–2287 (2003).

Artículo de Google Scholar

Zhou, D., Yuan, J., Zhou, Y. & Liu, Y. Preparación y caracterización de materiales compuestos de cambio de fase de ácido mirístico/grafito expandido para almacenamiento de energía térmica. Ciencia. Rep. 10, 10889 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhou, Q., Zhu, X., Zhang, W., Song, N. & Ni, L. Compuestos epoxi reciclables de alto rendimiento basados ​​en enlaces dobles dinámicos carbono-nitrógeno y disulfuro. Aplicación ACS. Polimero. Madre. 2, 1865–1873 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Li, A., Dong, C., Gao, H., Chen, X. y Wang, G. Encapsulación de ácido láurico en un andamio de soporte de carbono poroso dopado con grafeno reducido para compuestos de cambio de fase multifuncionales. Renovar. Energía 170, 661–668 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Canción, X. et al. Comportamiento térmico y estabilización de la forma de materiales compuestos de cambio de fase eutécticos de ácidos grasos/nanofieltros de carbono electrohilados mejorados por óxido de grafeno reducido. Materia de Energía Solar. Células solares 191, 306–315 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Sarkar, S., Mestry, S. & Mhaske, S. Desarrollos en espuma de poliuretano (PU) dopada con material de cambio de fase (PCM) energéticamente eficiente para aplicaciones de almacenamiento en frío de alimentos perecederos: una revisión. J. Almacenamiento de energía 50, 104620 (2022).

Artículo de Google Scholar

Pandey, K., Ali, SF, Gupta, SK, Saikia, P. y Saha, S. Técnica sencilla para encapsular material de cambio de fase en una matriz polimérica anfifílica para almacenamiento de energía térmica. Aplica. Energía 292, 116917 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Srivastava, V., Mishra, P. y Sunny. Nueva solución de integración compatible con CMOS para fotodetección sintonizable de amplio rango utilizando heteroestructuras basadas en materiales de cambio de fase. Ciencia. Rep. 10, 11131 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Meng, Y., Zhao, Y., Zhang, Y. & Tang, B. Materiales de almacenamiento de energía con cambio de fase estable de forma PEG/PPEGMA impulsados ​​por fuerza dipolar inducida con alto calor latente. Química. Ing. J. 390, 124618 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

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Este trabajo fue apoyado financieramente por la Fundación de Investigación Científica de la Universidad de Vuelo de Aviación Civil de China (No. J2022-83, No. J2020-12), el Proyecto de Ciencia y Tecnología de Sichuan (No. 2021YFSY0001, No. 2021SZY007), la Aviación Civil Fundación de Talento Educativo (Nº MHJY2022013), Proyecto Autónomo del Laboratorio Clave de Sichuan de Ingeniería de Seguridad y Ciencia contra Incendios de Aeronaves Civiles (Nº MZ2022JB03), Fundación de Construcción de Capacidad de Seguridad de la Aviación Civil (Nº 202275).

Facultad de Ingeniería de Seguridad de la Aviación Civil, Universidad de Vuelo de Aviación Civil de China, Guanghan, 618307, China

Yunyun Yang, Shenghua Xiong, Ju Fu, Yuanhua He, Yi Wu y Yi Xu

Laboratorio clave de ingeniería de seguridad y ciencia contra incendios de aeronaves civiles de la provincia de Sichuan, Universidad de Vuelo de Aviación Civil de China, Guanghan, 618307, China

Yunyun Yang, Shenghua Xiong, Ju Fu, Yuanhua He, Yi Wu y Yi Xu

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YY adquirió la financiación y finalizó la conceptualización. YY e YX escribieron el texto principal del manuscrito. YY y SX terminaron la metodología. SX e YX curaron los datos. SX y JF hicieron la investigación. JF, YH y YW finalizaron el análisis formal. JF terminó la visualización. YH escribió el borrador original. YW hizo la validación. YX supervisó este proyecto. YW e YX proporcionaron los recursos.

Correspondencia a Yi Wu o Yi Xu.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Yang, Y., Xiong, S., Fu, J. et al. Un nuevo material de cambio de fase estable con forma de peine con poliuretano reticulado como esqueleto de soporte. Representante científico 13, 5243 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-022-21640-3

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Recibido: 27 de abril de 2022

Aceptado: 29 de septiembre de 2022

Publicado: 31 de marzo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21640-3

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