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用于增强太阳能-热能转换与储存能力的银-石墨烯/聚乙二醇复合相变材料

DOI：10.1016/j.apenergy.2018.12.075 期刊：Applied Energy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 鉴于相变材料（PCMs）具有优异的储热特性，其对提升太阳能热利用效率具有重要意义。然而可见光（占太阳辐射40%）的直接热效应极低。为增强可见光吸收与光热转换能力，我们报道了基于聚乙二醇（PEG）的新型高效太阳能驱动相变材料——通过银纳米颗粒功能化石墨烯纳米片（Ag–GNS）支撑体系。该多层折叠结构使Ag–GNS具备大比表面积以承载PEG，实现相变前后的形状稳定性。同时基于银的局域表面等离子体共振效应，Ag具有高可见光选择性吸收与红外反射特性，可赋予Ag–GNS更强的光吸收能力并降低热辐射。因此Ag–GNS/PEG能以显著更高效率（η=88.7–92.0%）捕获阳光并转化为热能。此外，该复合材料展现出增强的热导率（提升49.5–95.3%）、高储能密度（>166.1 J/g）、优异的热能存储/释放速率及卓越的定形特性。这种新型太阳能驱动复合材料有望用于太阳能的清洁高效利用。
作者： Yuang Zhang，Jiasheng Wang，Jinjing Qiu，Xin Jin，Malik Muhammad Umair，Rongwen Lu，Shufen Zhang，Bingtao Tang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过开发基于聚乙二醇、由银纳米颗粒功能化石墨烯纳米片支撑的新型高效太阳能驱动相变材料，以提升太阳热能利用中可见光吸收和光热转换的能力。

研究成果

Ag–GNS/PEG复合材料展现出高效的光热转换与热能存储性能，具有高太阳能-热能转换效率（88.7–92.0%）、增强的热导率、高储能密度及优异的形状稳定性。这些特性使其在太阳能采集与存储应用中极具前景，为清洁能源利用提供了新策略。

研究不足

该研究聚焦于实验室规模的合成与测试，未涉及实际应用中的可扩展性与长期稳定性。使用银和石墨烯等特定材料可能带来成本与环境方面的考量。实验在受控条件下进行，未探究不同环境因素下的性能表现。

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