An eco-friendly and facile montmorillonite nanosheets aerogel based phase change materials for efficient solar-to-thermal energy conversion

材料科学 气凝胶 蒙脱石 复合数 乙烯醇 热稳定性 环境友好型 石墨烯 化学工程 热能储存 剥脱关节 复合材料 纳米技术 聚合物 工程类 生物 生态学
作者
Hong Ai,Linda Lv,Taorui Chen,Yang Zhang,Lijie Dong,Shaokun Song
出处
期刊:Energy Conversion and Management [Elsevier BV]
卷期号:253: 115172-115172 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.enconman.2021.115172
摘要

In this work, a novel montmorillonite nanosheets/poly(vinyl alcohol) aerogel (MNP) supported composite phase change material (PCM) was prepared for the first time via the facile exfoliation of montmorillonite, the eco-friendly self-assembly and freeze-drying of montmorillonite nanosheets (MNs) and poly(vinyl alcohol) (PVA), and the automatic impregnation with lauric acid (LA). Subsequently, reduced graphene oxide (rGO) was employed as a functional filler to form an MN/PVA/rGO aerogel (MNPG) and an [email protected] composite to improve the thermal conductivity and sunlight absorbability. The phase change enthalpies of the [email protected] and [email protected] composite PCMs were 189.4 and 191.2 J/g, respectively, resulting in ultrahigh encapsulation ratios of 97.6 wt% and 98.5 wt%, respectively, along with a satisfactory structural and thermal cycle stability over 2000 thermal cycles. Furthermore, the thermal conductivity of [email protected] reached 0.418 W/m·K, which was almost 157% that of pure LA. At the same time, the sunlight absorbability of the composite PCMs increased from 40% to 90% upon loading with a low content of rGO (5 wt%). The [email protected] and [email protected] effectively absorbed sunlight and presented ultrahigh solar-to-thermal energy conversion efficiencies of 84.72% and 91.85%, respectively. This work paves the way for the development of eco-friendly and facile composite PCMs based on montmorillonite and other lamellar silicate aluminates systems. The findings also demonstrate the potential of composite PCMs for efficient solar-to-thermal energy conversion.
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