利用相变材料收集和储存热能在太阳能热利用和能源管理中发挥着广泛而关键的作用。然而，相变材料固有的低热导率和缓慢的热传输是加快基于相变材料的热能收集和存储面临的巨大挑战。

近日，上海交通大学王如竹教授，李廷贤研究员，邓涛教授报道了开发了一种通过将自组装大尺寸网状石墨纳米片（RGNPs）排列在高导电相变复合材料（PCCs）内部来合成可扩展的PCCs和定制热传输的协同策略。

文章要点

1）季戊四醇（PE）是一种具有高相变焓、低成本、环保的固-固相变材料，研究人员将其作为储能材料来验证该协同策略的可行性。同时，自组装的大尺寸RGNPs的取向是通过压力诱导策略来制备逐层排列的结构，以提高PCCs的热导率/电导率。

2）实验结果显示，垂直排列和分层的大尺寸RGNPs使PCCs在RGNPs负载量低于25 wt%时的定向导热系数和电导率分别高达33.5 W/mK和323 S/cm，优于最先进的PCCs。

3）为了实现直接高温光热转换和储存，研究人员设计了一种组合光热转换层，并将其与PCC集成在一起，以减少光热转换过程中的辐射和对流热损失。此外，通过在垂直方向上调节PCC的高导热系数，加快了从外部光吸收层到内部PCM的定向热传输，并且快速定向热传输防止了过热，从而减少了PCC顶面的热损失。这种协同效应首次使基于PCC的能源器件能够在高于186 °C的温度下实现阳光驱动的直接光热转换和储存，而不需要光集中。此外，在电和热传输的协同作用下，实现了高效、快速的电热能转换和储存，能效高达92.7%，创造了PCCs在高温(>186 °C)下以超低电压（<0.34 V）驱动的高效电热转换和储存的新纪录。此外，多功能聚碳酸酯的特点是不含溶剂、环保、潜热储存量大、优异的热性能和优异的机械稳定性。

研究工作为制备可扩展的高导电性PCCs提供了一条经济有效的途径，并为实现基于PCM的太阳能热利用和其他与热相关的过程的高效能源管理提供了协同策略。

参考文献

Minqiang Wu, Tingxian Li, Si Wu, Shizhao Xiang, Jiaxing Xu, Jingwei Chao, Taisen Yan, Tao Deng and Ruzhu Wang, Highly Conductive Phase Change Composites Enabled by Vertically-Aligned Reticulated Graphite Nanoplatelets for High-Temperature Solar Photo/ElectroThermal Energy Conversion, Harvesting and Storage, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106338

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106338