陳智博 錢艷峰 高美玲 張?zhí)鹛? 喬佳樂 萬祥龍

摘 要：相變材料是利用相變過程進(jìn)行儲存能量或釋放能量的高熱容物質(zhì)。本文綜述了以粉煤灰為載體的復(fù)合相變材料的研究現(xiàn)狀，從相變溫度、相變潛熱和熱循環(huán)穩(wěn)定性來評價粉煤灰基復(fù)合相變材料的儲熱性能，并對粉煤灰基復(fù)合相變材料未來研究的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：粉煤灰;復(fù)合相變材料;有機(jī)、無機(jī)相變材料;儲熱性能

中圖分類號：TB34? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2021）08-0059-08

根據(jù)中國地域能源分布，我國能源結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)為：“富煤、貧油、少氣”，是世界上能源消耗主要依靠煤炭的國家之一[1，2]，2019年全球煤炭產(chǎn)量為81.29億噸，其中中國煤炭產(chǎn)量為38.46億噸，全年消耗煤炭87.61EJ占全球總消耗量的51.7%[3]。隨著煤炭的大量開采和使用，每年產(chǎn)生6億噸粉煤灰（FA），其大量堆積對土壤[4]、大氣[5]和水源[6，7]所產(chǎn)生的一系列惡果對我國的生態(tài)環(huán)境及保護(hù)都產(chǎn)生極大的破壞和影響，本著國家提倡節(jié)能減排和環(huán)境友好型社會發(fā)展的要求，從源頭減少煤炭能源消耗或解決能源結(jié)構(gòu)分布不均的矛盾成為節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵，所以相變材料（Phase change materials，簡稱PCM）或稱相變儲能材料的應(yīng)用成為了新能源環(huán)保材料研究的重要課題之一。

PCM在制備過程中具有四類相態(tài)變化，分別為固–固、固–液、固–氣和液–氣相變[8]，工作原理是工作介質(zhì)發(fā)生物態(tài)轉(zhuǎn)變時吸收或放出的能量，一般是單位體積潛熱高、相變穩(wěn)定、相變溫度合適的固–液態(tài)轉(zhuǎn)變材料。根據(jù)材料的分類，相變材料一般可以分為無機(jī)相變材料[9]和有機(jī)相變材料[10]，無機(jī)相變材料大多為水合鹽類[11-13]、熔融鹽[14，15]類，無機(jī)類相變材料具有極高的相變潛熱、寬范圍的相變溫度，價格低廉等方面的優(yōu)勢[16，17]，但是經(jīng)受多次的熔凍循環(huán)后，無機(jī)相變材料就會產(chǎn)生物相分層和過冷現(xiàn)象，甚至腐蝕泄漏[18]的情況，大大降低復(fù)合相變材料的儲熱性能。為了克服無機(jī)相變材料這些缺點(diǎn)，學(xué)者們開始對熱循環(huán)性能更穩(wěn)定、無毒無腐蝕、無分層和過冷現(xiàn)象的有機(jī)材料[19]進(jìn)行研究，例如：石蠟類[20]、脂肪酸類[21]等作為相變材料，其中對于固–液相變材料的應(yīng)用最多，常常伴隨著固液相的轉(zhuǎn)變，體積熔融前后變化懸殊，并且熔融后具有很強(qiáng)的流動性[22]。為了改善相變材料在固–液相轉(zhuǎn)變過程中的泄漏腐蝕問題[23]，尋找合適的載體基質(zhì)將具有流動性的PCM封裝到形狀穩(wěn)定的多孔支架中是解決復(fù)合相變材料制備的關(guān)鍵問題之一。FA具有可媲美天然硅酸鹽礦物的孔結(jié)構(gòu)特征，使FA成為一種理想的封裝載體基質(zhì)，本文將從FA作為載體可行性的基礎(chǔ)上，對其復(fù)合相變材料儲熱性能等方面進(jìn)行綜述。

1 粉煤灰載體的研究

1.1 孔結(jié)構(gòu)的影響

眾所周知，具有多孔結(jié)構(gòu)的材料對熔融狀態(tài)的液體相變材料具有很好的吸收和負(fù)載能力[24]。其中孔隙體積、孔徑分布和比表面積決定了相變材料被負(fù)載吸收的速率和總量，因此一些典型的天然多孔硅酸鹽礦物常常被作為載體制備復(fù)合相變材料，其所具備的微孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和較大孔體積為復(fù)合相變材料起到了骨架支撐和提供儲存空間的作用[25]。儲存空間的大小直接關(guān)乎著儲熱容量的大小，儲熱容量的大小又直接影響著復(fù)合相變材料儲熱能力。FA其較高的比表面積、孔隙體積、孔徑和吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)與大部分天然多孔硅酸鹽礦物相似，孔結(jié)構(gòu)詳細(xì)對比見表1。

表1發(fā)現(xiàn)FA與一些典型的天然硅酸鹽礦物之間具有相似的礦物質(zhì)成分和孔隙結(jié)構(gòu)，因此在理論上FA具備了制備復(fù)合相變材料過程中所需相變材料的裝載量及相應(yīng)的孔結(jié)構(gòu)特征，再者還可以通過物理、化學(xué)手段（酸、浸堿，煅燒，研磨等）來改變FA的孔結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)FA的儲存空間、毛細(xì)管作用力和多孔道表面張力使PCM與其復(fù)合時鞏固所形成的結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，減少PCM相變所產(chǎn)生的泄漏。

1.2 成分的作用

FA與天然多孔硅酸鹽礦物的成分參數(shù)詳細(xì)對比見表2：

粉煤灰（FA），由表2可知，F(xiàn)A中主要的礦物成分與一些典型天然硅酸鹽礦物中的礦物成分幾乎相同甚至還有所超越，SiO2，Al2O3和MgO等礦物成分可以用作多孔材料[35-37]，而Na2O和K2O的成分又具有助熔作用[38]，這使FA可以用作PCM的載體基質(zhì)。

2 粉煤灰基復(fù)合相變材料

2.1 無機(jī)鹽類相變材料

無機(jī)鹽具有較高的相變潛熱，可以作為高效儲能相變材料與粉煤灰進(jìn)行復(fù)合，Li等[39]使用硫酸鈉（Na2SO4·10H2O）作為主要相變儲能材料，并通過簡單的物理吸附法直接浸漬所制備出的水溶性鹽和FA進(jìn)行復(fù)合（最佳質(zhì)量比為Na2SO4·10H2O：FA=1.7：1），此復(fù)合相變材料在25.3℃的熔化溫度下相變潛熱達(dá)到106.9J/g，雖然在100個熱循環(huán)后過冷度能保持在10℃以內(nèi)，但是相變潛熱僅能保持在87.1J/g。為了提升相變潛熱和熱穩(wěn)定性，Wang等[40]分別選擇了K2CO3和MCFA（利用K2CO3改性CFA，使兩種物質(zhì)充分反應(yīng)生成一種高溫熔融鹽）作為復(fù)合相變材料的PCM和骨架，發(fā)現(xiàn)具有40wt% MCFA的PCM相變潛熱達(dá)到了122.1J/g，熱導(dǎo)系數(shù)達(dá)到0.45W/m·K高于MCFA的導(dǎo)熱系數(shù)（0.24W/m·K），并且在150次循環(huán)中的質(zhì)量損失僅為3.95%，熱循環(huán)前后峰的位置彼此重合沒有發(fā)現(xiàn)新的相。與Li所制備的材料相比此SSPCM具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在兼顧傳熱和儲能密度方面均表現(xiàn)出最佳性能，但是150次的熱循環(huán)后所表現(xiàn)出的熱穩(wěn)定性依然不夠理想。

2.2 有機(jī)類相變材料

為了解決無機(jī)相變材料與FA復(fù)合后所產(chǎn)生的熱穩(wěn)定性差等問題，可再將有機(jī)材料與FA進(jìn)行復(fù)合，例如癸酸（CA）、肉豆蔻酸（MA）、棕櫚酸（PA）、硬脂酸（SA）都為脂肪酸的一種[41]，其甲基間作用力不會受到熱循環(huán)次數(shù)影響，可生物降解性以及適合于幾種儲熱應(yīng)用的合適熔融溫度范圍（30℃～65℃），它們能夠進(jìn)行數(shù)千次融化和冷凍循環(huán)而不會發(fā)生熱降解[42，43]。石蠟，通常由直鏈正構(gòu)烷烴CH3-（CH2）n-CH3組成，具有約200～250kJ/kg[44]的超大潛熱存儲能力，相比于脂肪酸類具有更高的相變潛熱和經(jīng)濟(jì)效益，常被用于相變材料。

2.2.1 物理共混法

Liu等[45]選擇添加碳納米管（CNT）與未經(jīng)改性修飾的原始粉煤灰（RFA）作為載體基質(zhì)通過直接浸漬法與癸酸（CA）進(jìn)行復(fù)合制造出了一種新型形狀穩(wěn)定的材料（SSPCM），此SSPCM在熔化過程中的相變溫度僅為31.08℃，在凝固過程中的相變溫度為27.88℃，熔化過程的潛熱變化為20.54J/g，固化過程中潛熱變化為20.19J/g，并且當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的CA與80%的FA/CNT制備出樣品的泄漏面積和泄漏率很小，可以忽略不計，并發(fā)現(xiàn)CNT的加入還有效改善了PCM的熱導(dǎo)率，合適的相變溫度和較高的CA/FA/CNT潛熱值使其適合用作建筑材料中的TES。同樣Liu等[46]又制備了一種由月桂酸（LA）/粉煤灰（RFA）/碳納米管（CNT）組成的新型三元體系形狀穩(wěn)定相變材料（FSPCM），發(fā)現(xiàn)在RFA和CNT中吸收的LA的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時LA可以被粉煤灰有效封裝。LA/RFA/CNT FSPCM融化的相變溫度和潛熱分別為45.36℃和37.83J/g，凍結(jié)為40.51℃和36.48J/g。之后楊穎等[47]將FA進(jìn)行簡單脫水與十六醇和癸酸的低共熔物進(jìn)行復(fù)合，當(dāng)復(fù)合材料中十六醇-癸酸和粉煤灰添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為4.8：5.2時，其相變溫度為22.7℃，相變潛熱可達(dá)70.51J/g，經(jīng)過500次凝固融化循環(huán)其穩(wěn)定性較好，起到了很好的隔熱保溫的作用。再根據(jù)焙燒失去結(jié)晶水原理，Lai等[48]將FA在600℃下焙燒和檸檬酸改性后與混和好的肉豆蔻酸（MA）、棕櫚酸（PA）、硬脂酸（SA）所形成低共熔物等比例復(fù)合制得MA-PA-SA/改性粉煤灰復(fù)合相變材料，相變溫度和相變潛熱分別是45.8℃、93.58J/g，在經(jīng)過800次的儲/放熱循環(huán)后相變潛熱僅損失了12.9%，相變潛熱和熱循環(huán)次數(shù)均得到了提升，Xu等[49]使用鹽酸改性FA，使FAh的BET表面積從3.958m2/g提升到52.961m2/g，令FAh比FA具有更多的吸附位。FAh（0.036cm3/g）的總孔容大于FA（0.010cm3/g），令FAh比FA具有更多的容納空間，發(fā)現(xiàn)鹽酸處理有利于提高LA/FAh復(fù)合材料中LA的負(fù)載量和結(jié)晶度，這使得LA/FAh（80.94和77.39J/g）的熔化和冷凍潛熱均得到了提升，分別高于LA/FA（34.09和32.97J/g）。為了進(jìn)一步在載體基質(zhì)孔結(jié)構(gòu)方面加強(qiáng)其熱穩(wěn)定性，F(xiàn)eng等[50]將FA使用NaOH進(jìn)行了簡單的堿處理制備mFA，使mFA表現(xiàn)出優(yōu)化的多級三維中空形態(tài)，在微球表面具有更加豐富的孔結(jié)構(gòu)（FA的比表面積為2.68μm2/g，而mFA則增加至10.32m2/g），并和LA采用真空浸漬法制備出潛熱為65.7J/gSSPCM，由FTIR光譜可以發(fā)現(xiàn)，依靠著表面張力和強(qiáng)大的毛細(xì)作用力使其即使經(jīng)過了1000次熱循環(huán)，LA仍可以很好地被封裝在mFA孔洞中，展現(xiàn)出了高效的熱形態(tài)和化學(xué)穩(wěn)定性。Song等[51]將NaOH改性過的FA經(jīng)過120℃結(jié)晶制備成了粉煤灰基沸石，（根據(jù)BET分析，所述沸石的比表面積，孔體積，和孔徑分別是123.56m2/g時，0.159m3/g，2.63nm）與熔融的二元（癸酸-棕櫚酸）/三元（癸酸-棕櫚酸-石蠟）相變材料相變物質(zhì)復(fù)合，DSC測試結(jié)果表明二元和三元復(fù)合相變材料的相變溫度分別為24.33和24.50℃，相變潛熱分別為66.36和83.52J/g。在相變材料方面，Canbay等[52]直接使用了一種相轉(zhuǎn)變穩(wěn)定的樟腦/硬脂酸（CS）與FA進(jìn)行復(fù)合，得到融化溫度77.33℃，相變潛熱為58.85J/g的復(fù)合材料，由DSC曲線發(fā)現(xiàn)其相變潛熱能在2000個熱循環(huán)中保持穩(wěn)定，并且此PCM能被FA有效封裝，并具有足夠的熱性能和熱可靠性，以上都是對脂肪酸類相變材料的敘述，對于同樣是有機(jī)材料的石蠟在復(fù)合相變材料中卻與脂肪酸類有不同的特性。

Ji等[53]等使用石蠟、癸酸（CA）和月桂酸（LA）的混合物與FA（吸附比1：2）進(jìn)行復(fù)合，制備出相變溫度25.5℃的復(fù)合材料，但經(jīng)過100次熱循環(huán)相變潛熱就從45.38J/g下降到44.7J/g，同樣Mahedi等[54]將液體石蠟基PCM與FA混合后添加入土壤進(jìn)行融凍循環(huán)測試由土壤的標(biāo)準(zhǔn)化UCS發(fā)現(xiàn)石蠟-FA pPCM對土壤的融凍性能并無顯著影響，并且隨著融凍循環(huán)的增加，pPCM產(chǎn)生了泄漏并使試樣出現(xiàn)了微裂紋。Song等[51]發(fā)現(xiàn)三元（癸酸-棕櫚酸-石蠟）相變材料在50℃下加熱16小時后的滲透實驗結(jié)果。癸酸-棕櫚酸-石蠟PCM大量滲出，并且滲出圈大于原始圈的50%，含有石蠟的相復(fù)合變材料的熱穩(wěn)定性普遍較差，石蠟極易在相轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生泄漏，即使是負(fù)載性能較好的粉煤灰基沸石也難以對其進(jìn)行封裝，在物理共混法制備下石蠟基復(fù)合PCM很難被粉煤灰進(jìn)行有效的封裝，進(jìn)而選用封裝性能更好的微膠囊法制備PCM與粉煤灰進(jìn)行復(fù)合。

2.2.2 微膠囊法

微膠囊法的研究始于20世紀(jì)30年代，在20世紀(jì)50年代美國NCR公司的Green成功采用復(fù)凝聚法制備出了含油的明膠微膠囊[55]，微膠囊技術(shù)取得很大進(jìn)展，隨后90年代初美國Triangle公司的Bryant等[56，57]制備出一種具有對熱能吸收和釋放調(diào)節(jié)功能的微膠囊，并將其復(fù)合到紡織品表面，從而得到了具有調(diào)節(jié)溫度功能的紡織品，隨后相變材料的微膠囊化就被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。使用微膠囊法將PCM制備成粒徑為1～300μm的含殼小顆粒[58]再與FA復(fù)合，可以改善熱機(jī)械性能，并提供對外部環(huán)境的增強(qiáng)保護(hù)[59]，一定程度上解決FA基復(fù)合相變材料在相變過程中產(chǎn)生的泄漏。

Mahedi等[54]將石蠟基的mPCM與CFA混合后摻入土壤中進(jìn)行融凍循環(huán)測試，發(fā)現(xiàn)每增加一份mPCM-CFA其歸一化程度都高于未添加的土壤，表明mPCM-CFA具有改善土壤融凍性能，并且CFA有效的對mPCM進(jìn)行了負(fù)載。Pilehvar等[60]等開發(fā)了一種將FA與礦渣GPC和mPCM混合制備出一種具有節(jié)能潛力的復(fù)合相變砂漿材料，與沒有PCM的GPC相比，包含了20%的mPCM的GPC24小時內(nèi)的功耗降低，更加節(jié)能。Genc等[61]用肉豆蔻酸和粉煤灰通過直接浸漬法制備出復(fù)合相變儲熱材料，再利用溶膠-凝膠法制備了肉豆蔻酸與二氧化鈦和粉煤灰制備的復(fù)合相變儲熱材料，將TiO2-FA為殼材料以防止肉豆蔻酸泄漏并改善微膠囊的熱穩(wěn)定性，最終測得MPCM/TiO2-FA的熔融和凝固溫度分別為52.22℃和26.68℃，熔、凍結(jié)潛熱為97.72kJ/kg和22.57kJ/kg。Huo等[62]通過原位聚合法合成了包含石蠟的微囊化相變材料（MPCM1和MPCM2，熔融溫度分別為23.09℃和35.85℃。相變潛熱分別為（97.49J/g和85.69J/g）的粉煤灰/礦渣水泥漿，并通過物理手段延長了泥漿的散熱，由水化熱曲線表明，其泥漿的最大溫度分別為34.9℃和37.2℃，并且至少需要30h才能降低13.5℃和10.5℃，顯著降低了復(fù)合相變材料的升溫和放熱速度。

粉煤灰是煤基固廢中與相變材料相結(jié)合制備復(fù)合相變材料中研究最為深入的一類，并且以上學(xué)者大部分都嘗試將所制備出的粉煤灰復(fù)合相變儲能材料其應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保建筑材料上，但是目前大部分在此方面的研究都側(cè)重于復(fù)合相變材料的熱穩(wěn)定性和相變潛熱的變化規(guī)律上，對于熱導(dǎo)率和封裝性能的參數(shù)優(yōu)化及機(jī)理等研究較少。

3 粉煤灰基復(fù)合相變材料的儲熱性能分析

通常評價FA基復(fù)合相變材料儲熱性能的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在相變溫度、相變潛熱和熱穩(wěn)定性這三個方面。本文對于粉煤灰制備復(fù)合相變材料的綜述多與有機(jī)相變材料復(fù)合，此類復(fù)合材料低溫?zé)嵫h(huán)性能穩(wěn)定、無毒無腐蝕、無分層和過冷現(xiàn)象，具有良好的化學(xué)兼容性和經(jīng)濟(jì)性。

3.1 相變溫度分析

相變溫度的范圍影響著復(fù)合相變材料所能應(yīng)用的場合。大部分的有機(jī)類的相變溫度都在20～55℃這個低溫段區(qū)間，多應(yīng)用于低溫場合，但是對于無機(jī)類相變材料（K2CO3熔點(diǎn)891℃）來說，無機(jī)高溫熔融鹽制備復(fù)合相變材料可以讓其適用于高溫場所，遠(yuǎn)比本文所展示的有機(jī)類復(fù)合相變材料要高（脂肪酸類熔點(diǎn)10～70℃，石蠟類熔點(diǎn)4.5～68℃），對比Na2SO4/FA的復(fù)合材料其相變溫度（Ka2SO4·10H2O熔點(diǎn)為32.4℃）僅為25.3℃，可以發(fā)現(xiàn)相變溫度的影響主要取決于相變材料本身，由LA/mFA和LA/FA對比發(fā)現(xiàn)載體基質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響并不大，因此要探究不同應(yīng)用溫度場合首先要探究相變材料自身的相變?nèi)廴谔攸c(diǎn)。

3.2 相變潛熱分析

相變潛熱的大小直觀反映出復(fù)合相變材料的儲熱性能，本文的相變潛熱大部分處于40～130J/g之間。

（1）載體基質(zhì)孔結(jié)構(gòu)相似的情況下，PCM的相變潛熱越高，復(fù)合FA后的相變潛熱就越大。對于同種相變材料的情況下，負(fù)載基質(zhì)FA的比表面積和孔體積越大，F(xiàn)A所負(fù)載的相變材料越多，復(fù)合材料的相變潛熱就越高。同時FA的孔徑大小與PCM形成的氫鍵和毛細(xì)管作用力會直接影響PCM在孔內(nèi)部的結(jié)晶過程，從而影響相變潛熱的大小，因此發(fā)現(xiàn)載體基質(zhì)的孔結(jié)構(gòu)特征直接關(guān)系到復(fù)合相變材料的相變潛熱。

（2）使用無機(jī)酸、堿改性粉煤灰和使用有機(jī)酸改性粉煤灰與有機(jī)物制備復(fù)合相變材料，發(fā)現(xiàn)使用有機(jī)物改性過的復(fù)合相變材料的相變潛熱要高于無機(jī)改性，有機(jī)改性粉煤灰對有機(jī)相變材料的負(fù)載量要高于無極改性，因此發(fā)現(xiàn)載體基質(zhì)表面的改性特征會影響載體基質(zhì)對相變材料的負(fù)載，從而影響復(fù)合相變材料的相變潛熱。

3.3 熱穩(wěn)定性分析

復(fù)合相變材料熱穩(wěn)定性的直觀表現(xiàn)就在于在熱循環(huán)過程中潛熱所展現(xiàn)出的穩(wěn)定性。有效封裝的有機(jī)類復(fù)合相變材料的熱穩(wěn)定循環(huán)次數(shù)大部分處于800～1000次，而無機(jī)類的穩(wěn)定熱循環(huán)次數(shù)大多在100左右。無機(jī)相變材料雖然相比于有機(jī)相變材料具有更高的相變潛熱，但是其無機(jī)相變材料會在結(jié)晶過程中所產(chǎn)生過冷、物相分離現(xiàn)象會使他們所能承受的熱循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)低于其他的有機(jī)類復(fù)合相變材料，因此如何削弱過冷和物相分離現(xiàn)象是探究復(fù)合相變材料熱穩(wěn)定性的重點(diǎn)。

4 總結(jié)與展望

粉煤灰孔結(jié)構(gòu)豐富、負(fù)載性好、原料易得等優(yōu)勢使其成為了負(fù)載相變材料的優(yōu)秀基體。目前國內(nèi)外學(xué)者的研究成果顯示，F(xiàn)A具備復(fù)合相變材料的能力，但是在原材料選取上和儲熱性能等方面仍存在一些問題亟待解決：

（1）FA是由煤炭燃燒所產(chǎn)生的，不同地區(qū)的煤炭組分和燃煤條件不同，導(dǎo)致FA的化學(xué)成分與礦物組成往往存在較大的地區(qū)差異，再加上含有較多雜質(zhì)，最簡單的方法是球磨和高溫煅燒進(jìn)行處理。球磨使其形成比表面積更高的多孔材料，高溫煅燒使其脫去吸附水和結(jié)晶水，增加了FA的儲存空間和裝載相變材料的能力，進(jìn)一步提升了復(fù)合相變材料的儲能性能。

（2）FA作為載體基質(zhì)的負(fù)載性和吸附性難以達(dá)到負(fù)載相變材料在相變過程中完全無泄漏產(chǎn)生的程度，對于PCM封裝要求較高的研究中，F(xiàn)A只能負(fù)載微膠囊化后的相變材料，但相變微膠囊的制備過程復(fù)雜，昂貴且難以控制，因此增加FA作為載體基質(zhì)封裝性能的提升是今后FA復(fù)合相變材料的研究重點(diǎn)。

（3）FA制備復(fù)合相變材料的工藝研究仍舊片面，因此導(dǎo)致其封裝效率、熱穩(wěn)定性、負(fù)載量、耐久性等一些重要的儲熱性能及參數(shù)難以做到同時優(yōu)化提升?？刹捎孟冗M(jìn)的技術(shù)手段和方法，例如數(shù)值模擬等，根據(jù)其不同應(yīng)用所需的性能來做單方面的性能提升，以達(dá)到材料應(yīng)用的最佳性能指標(biāo)。

FA制備復(fù)合相變材料，既響應(yīng)了國家戰(zhàn)略節(jié)能環(huán)保的號召，也有效地使固廢實現(xiàn)了資源化利用，并且還對其產(chǎn)生了較高的附加值利用。較好地解決了PCM的封裝問題還大大加速了PCM工業(yè)化、商業(yè)化的進(jìn)程，因此FA制備復(fù)合相變材料既能發(fā)揮其獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)價值又能凸顯其生態(tài)環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢，具備廣闊的應(yīng)用研究前景。

參考文獻(xiàn)：

〔1〕張抗，焦揚(yáng).從能源時代更替和“氣荒”看我國能源構(gòu)成多元化和因地因時制宜的戰(zhàn)略思維[J].中外能源，2018，23（06）：1-19.

〔2〕楊英明，孫建東，李全生.我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀及展望[J].煤炭工程，2019，51（02）：159-163.

〔3〕BP Statistical Review of World Energy， BP， 2019 June[EB/OL]. https：//www.bp.com/.

〔4〕Güle?N.，Günal B. （anci），Erler A. Assessment of soil and water contamination around an ash-disposal site： a case study from the Seyitmer coal-fired power plant in western Turkey[J]. Environmental Geology， 2001， 40（03）：331-334.

〔5〕WANG N， SUN X， ZHAO Q， et al. Leachability and adverse effects of coal fly ash： A review[J]. Journal of Hazardous Materials， 2020， 396：122725.

〔6〕Font O， Querol X， Juan R， et al. Recovery of gallium and vanadium from gasification fly ash[J]. 2007， 139（03）： 413-423.

〔7〕Font O， Querol X， López-Soler A， et al. Ge extraction from gasification fly ash[J]， 2005， 84（11）： 1384-1392.

〔8〕LIN Y， JIA Y， Alva G， et al. Review on thermal conductivity enhancement， thermal properties and applications of phase change materials in thermal energy storage[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2018， 82： 2730-2742.

〔9〕Mohamed S A， Al-Sulaiman F A， Ibrahim N I， et al. A review on current status and challenges of inorganic phase change materials for thermal energy storage systems[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2017， 70： 1072-1089.

〔10〕Sharma R K， Ganesan P， Tyagi V V， et al. Developments in organic solid–liquid phase change materials and their applications in thermal energy storage[J]. Energy Conversion and Management， 2015， 95： 193-228.

〔11〕孔德玉，潘羅晟，詹樹林，等.無機(jī)水合鹽相變陶粒的制備與性能[J].硅酸鹽學(xué)報，2016，44（07）：1051-1058.

〔12〕LIU Y， XIE M， GAO X， et al. Experimental exploration of incorporating form-stable hydrate salt phase change materials into cement mortar for thermal energy storage[J]. Applied Thermal Engineering， 2018， 140： 112-119.

〔13〕Mustaffar A， Reay D， Harvey A. The melting of salt hydrate phase change material in an irregular metal foam for the application of traction transient cooling[J]. Thermal Science and Engineering Progress， 2018， 5： 454-465.

〔14〕ZHOU H， SHI H， LAI Z， et al. Migration and phase change study of leaking molten salt in tank foundation material[J]. Applied Thermal Engineering， 2020， 170：114968.

〔15〕YU Y， TAO Y， HE Y-L. Molecular dynamics simulation of thermophysical properties of NaCl-SiO2 based molten salt composite phase change materials[J]. Applied Thermal Engineering， 2020， 166：114628.

〔16〕PENG Q， DING J， WEI X， et al. The preparation and properties of multi-component molten salts[J]. Applied Energy， 2010， 87（09）： 2812-2817.

〔17〕Myers P D， Goswami D Y. Thermal energy storage using chloride salts and their eutectics[J]. Applied Thermal Engineering， 2016， 109： 889-900.

〔18〕Gomes A， Navas M， Uranga N， et al. High-temperature corrosion performance of austenitic stainless steels type AISI 316L and AISI 321H， in molten Solar Salt[J]. Solar Energy， 2019， 177： 408-419.

〔19〕Kenisarin M M. Thermophysical properties of some organic phase change materials for latent heat storage. A review[J]. Solar Energy， 2014， 107： 553-575.

〔20〕XU Y， ZHANG X， WU B， et al. Preparation and performance of shape-stable phase change materials based on carbonized-abandoned orange peel and paraffin[J]. Fullerenes， Nanotubes and Carbon Nanostructures，2019，27（04）： 289-298.

〔21〕Desgrosseilliers L， Whitman C A， Groulx D， et al. Dodecanoic acid as a promising phase-change material for thermal energy storage[J]. Applied Thermal Engineering， 2013， 53（01）： 37-41.

〔22〕ZHANG H， WANG X， WU D. Silica encapsulation of n-octadecane via sol-gel process： a novel microencapsulated phase-change material with enhanced thermal conductivity and performance[J]. Journal of Colloid & Interface ence， 2010， 343（01）： 246-255.

〔23〕WEI Y H， LI J J， SUN F R， et al. Leakage-proof phase change composites supported by biomass carbon aerogels from succulents[J]. Green Chemistry， 2018， 20（08）： 1858-1865.

〔24〕Ramakrishnan S， Sanjayan J， Wang X， et al. A novel paraffin/expanded perlite composite phase change material for prevention of PCM leakage in cementitious composites[J]. Applied Energy， 2015， 157： 85-94.

〔25〕GAO H， WANG J， CHEN X， et al. Nanoconfinement effects on thermal properties of nanoporous shape-stabilized composite PCMs： A review[J]. Nano Energy， 2018， 53： 769-797.

〔26〕謝寶珊，李傳常，張波，等.硅酸鹽礦物儲熱特征及其復(fù)合相變材料[J].硅酸鹽學(xué)報，2019，47（01）：143-152.

〔27〕Lee K T， Bhatia S， Mohamed A R， et al. Optimizing the specific surface area of fly ash-based sorbents for flue gas desulfurization[J]. Chemosphere， 2006， 62（01）： 89-96.

〔28〕王順風(fēng)，馬雪，張祖華，等.粉煤灰-偏高嶺土基地質(zhì)聚合物的孔結(jié)構(gòu)及抗壓強(qiáng)度[J].材料導(dǎo)報，2018，32（16）：2757-2762.

〔29〕WEN R， ZHANG X， HUANG Z， et al. Preparation and thermal properties of fatty acid/diatomite form-stable composite phase change material for thermal energy storage[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells， 2018， 178： 273-279.

〔30〕LI X， CHEN H， LIU L， et al. Development of granular expanded perlite/paraffin phase change material composites and prevention of leakage[J]. Solar Energy， 2016， 137： 179-188.

〔31〕彭劼，謝高強(qiáng)，蘇波.電滲作用下高嶺土的元素及礦物成分變化[J].河海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2016，36（02）：135-140.

〔32〕孫海平，蔣婷，李祉賢.關(guān)于高嶺土礦物的巖石學(xué)特征研究[J].黑龍江科技信息，2016，29（04）：80-82.

〔33〕黃英，李博文，何明生，等.利用珍珠巖尾礦合成多孔硅灰石陶瓷的實驗研究[J].硅酸鹽通報，2003，56（03）：85-87.

〔34〕彭同江，劉福生.不同間層結(jié)構(gòu)類型工業(yè)蛭石的應(yīng)用礦物學(xué)特征[J].非金屬礦，2005，111（04）：4-7+19.

〔35〕LIU Z， WEI H， TANG B， et al. Novel light–driven CF/PEG/SiO2 composite phase change materials with high thermal conductivity[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells， 2018， 174： 538-544.

〔36〕Nimjaroen C， Morimoto S， Tangsathitkulchai C. Preparation and properties of porous glass using fly ash as a raw material[J]. Journal of Non-Crystalline Solids， 2009， 355（34）： 1737-1741.

〔37〕DONG Y， LIU X， MA Q， et al. Preparation of cordierite-based porous ceramic micro-filtration membranes using waste fly ash as the main raw materials[J]. Journal of Membrane Science， 2006， 285（01）： 173-181.

〔38〕劉鵬，顧曉濱，饒俊，等.典型固體廢棄物制備相變復(fù)合材料研究現(xiàn)狀及展望[J].硅酸鹽通報，2019，38（02）：75-80.

〔39〕LIU L， PENG B， YUE C， et al. Low-cost， shape-stabilized fly ash composite phase change material synthesized by using a facile process for building energy efficiency[J]. Materials Chemistry and Physics， 2019， 222： 87-95.

〔40〕WANG T， ZHANG T， XU G， et al. A new low-cost high-temperature shape-stable phase change material based on coal fly ash and K2CO3[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells， 2020， 206：110328.

〔41〕YUAN Y， ZHANG N， TAO W， et al. Fatty acids as phase change materials： A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2014， 29： 482-498.

〔42〕Feldman D， Shapiro M M， Banu D， et al. Fatty acids and their mixtures as phase-change materials for thermal energy storage[J]. Solar Energy Materials， 1989， 18（03）：201-216.

〔43〕Feldman D， Banu D， Hawes D W. Development and application of organic phase change mixtures in thermal storage gypsum wallboard[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells， 1995， 36（02）： 147-157.

〔44〕Sarier N， Onder E. Organic phase change materials and their textile applications： An overview[J]. Thermochimica Acta， 2012， 540： 7-60.

〔45〕LIU P， GU X， ZHANG Z， et al. Capric Acid Hybridizing Fly Ash and Carbon Nanotubes as a Novel Shape-Stabilized Phase Change Material for Thermal Energy Storage[J]. ACS Omega， 2019， 4（12）： 14962-14969.

〔46〕LIU P， GU X， RAO J， et al. Preparation and thermal properties of lauric acid/raw fly ash/carbon nanotubes composite as phase change material for thermal energy storage[J]. Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures， 2020，28（11）：934-944.

〔47〕楊穎，董昭，童明偉，等.十六醇-癸酸/粉煤灰定形相變材料的制備及熱性能分析[J].化工新型材料，2014，149（05）：95-98.

〔48〕LAI R Y， WANG W X， XIE W Q， et al. Preparation and Properties of Composite Phase Change Energy Storage Material MA-PA-SA/Modified Fly Ash[J]. Materials Reports， 2019，33（A1）：219-222.

〔49〕XU D W，YANG H M，OUYANG J， et al. Lauric Acid Hybridizing Fly Ash Composite for Thermal Energy Storage[J]. Minerals， 2018， 8（04）： 8040161.

〔50〕QIU F， SONG S， LI D， et al. Experimental investigation on improvement of latent heat and thermal conductivity of shape-stable phase-change materials using modified fly ash[J]. Journal of Cleaner Production， 2020， 246：118952.

〔51〕SONG H， LEI X， XUE F， et al. Composite phase-change coating with coal-fly-ash-based zeolite as carrier[J]. Progress in Organic Coatings， 2019， 136：105238.

〔52〕Canbay C A， Genc Z K， Acar S S， et al. Preparation and Thermodynamic Properties of Camphene/Stearic Acid Composites as Phase-Change Materials in Buildings[J]. International Journal of Thermophysics， 2014， 35（08）： 1526-1537.

〔53〕Ji R， Zou Z， Liu L， et al. Development and energy evaluation of phase change material composite for building energy-saving[J]. International Journal of Energy Research， 2019， 43（14）： 8674-8683.

〔54〕Mahedi M， Cetin B， Cetin K S. Freeze-thaw performance of phase change material （PCM） incorporated pavement subgrade soil[J]. Construction and Building Materials， 2019， 202： 449-464.

〔55〕GREEN BARRETT K，BARRETT K. GREEN. OIL-CONTAINING MICROSCOPIC CAPSULES MADE OF HYDROPHILIC COLLOID MATERIAL AND METHOD OF MAKING THEM[P]. ：CA571161，1959-02-24.

〔56〕BRYANT YVONNE G （US）， COLVIN DAVID P （US）. FABRIC WITH REVERSIBLE ENHANCED THERMAL PROPERTIES[P]. ：EP0611330，1994-8-24.

〔57〕BRYANT YVONNE （US）， COLVIN DAVID （US）. Fabric with reversible enhanced thermal properties[P]. ：DE69316334，1998-2-19.

〔58〕Tyagi V V， Kaushik S C， Tyagi S K， et al. Development of phase change materials based microencapsulated technology for buildings： A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2011， 15（02）： 1373-1391.

〔59〕Shchukina E M， Graham M， Zheng Z， et al. Nanoencapsulation of phase change materials for advanced thermal energy storage systems[J]. Chemical Society Reviews， 2018， 47（11）： 4156-4175.

〔60〕Pilehvar S， Cao V D， Szczotok A M， et al. Physical and mechanical properties of fly ash and slag geopolymer concrete containing different types of micro-encapsulated phase change materials[J]. Construction and Building Materials， 2018， 173： 28-39.

〔61〕Genc M， Karagoz Genc Z. Microencapsulated myristic acid–fly ash with TiO2 shell as a novel phase change material for building application[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry， 2018， 131（03）： 2373-2380.

〔62〕HUO J H， PENG Z G， FENG Q. Fly ash and slag cement slurry containing microencapsulated phase change materials： Characterization and application[J]. International Journal of Energy Research， 2019， 43（04）：4459-4472.