石蜡具有很高的储能密度,性能稳定,不易分解,使用安全,价格低廉,然而石 蜡存在热导率低,导热慢,相变过程易泄漏的问题。该技术针对以上问题,将石蜡与 高导热、强吸附的膨胀石墨进行复合,通过添加少量二甲苯改善两相界面,当膨胀石 墨含量为15%时,制备得到的石蜡基复合相变材料热导率最高可达到6W/mK, 热循环稳定性良好且在相变过程中基本无泄露和体积变化。
无线传感器网络用途广泛,但面临着能量受限与电池更换难题。针对这一问题,利用石蜡基相变材料的控温储能特点,结合热电发电器件的温差电转换特性,采用能量收集技术,使环境中的温差转换为电能给无线系统供能。这种温差电能量收集系统 主要组件包括热存储单元和热电器件,以100g 石蜡基复合相变材料为例,在100℃-0℃-100℃的冷热循环下,最大输出电能可达781.3J。
石蜡基复合相变材料可用于温控与储能,可用于发热部件如锂离子电池热管理, 空天冷热交变环境控温与热能存储。基于相变储热的温差电能量收集系统能够捕获、 收集环境中温差电能,并将其转换为可用的电能给节点供电,可实现对太空环境下的 无线传感网络自供电,增强可持续运行能力,减小能量受限对无线传感器网络生命周期的影响,同时对温度敏感的无线传感器件提供一定温度范围的工作环境。
石蜡是一种价格低廉的相变材料,市面价格在40-50 元/kg 左右,石蜡基复合相变 材料制备工艺简单,性能优良,将石蜡基复合相变材料与热电器件结合组装的温差电能量收集系统成本可控,经济效益显著。