一种光热转换宏观相变胶囊及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于太阳能光热转换与相变材料储热技术领域，具体涉及一种光热转换宏观相变胶囊及其制备方法与应用。

背景技术

光热转换技术是太阳能转换技术中的核心，它通过吸收太阳辐射能并转换成热能来供人类日常生活。由于太阳光昼夜不匹配，其利用存在间歇性。相变材料是一个热能存储技术中较为成熟的储能介质，具有热能存储密度大、储放热平稳、安全等优良特性。设想将白天存储的太阳能(热能)存储于相变材料中，待夜晚环境温度降低时及时释放出来，从而可实现太阳能的可持续性利用。

为实现太阳能的有效采集，通常需选用对太阳能整个光谱带，特别在可见光、近红外区域有较大吸光效率的材料(光热转换剂)。光热转换剂包括金属基材料、碳基材料、纳米粒子以及半导体金属化合物等。其中，金属硫化物作为半导体光热转换剂，具有价格适宜、光热转换率高以及性能稳定等特征，在太阳能光热转换中具有广阔应用前景。

若选用相变材料直接吸收太阳能，由于相变材料光热转换效率低，使得太阳能集热效率低。设想在相变材料中加入一定量的光热转换粒子如金属硫化物，可一定程度提高材料光热转换效率，并实现热能的有效存储。不过，若相变材料与光热转换剂二者直接混合，会造成如下两个方面的问题：(1)由于相变材料与光热转换剂密度不一致,它们难以均分分散；(2)相变材料实际热能存储应用中，会长时期发生融化-结晶过程，进一步加深体系组分分散不均匀性，导致材料光热转换能力及储放热能力的下降。因此，如何提高光热转换粒子在相变材料里中均匀性，是亟需解决的关键问题之一。

相变材料按照组成可分为无机、有机以及它们间的复合(无机-无机，无机-有机)。从价格及热物性看，无机相变材料，特别是水合盐(物)在中低温(＜100℃)热能存储领域具有应用潜力；另一方面，单一相变材料，其熔点固定，且有些材料熔点高于100℃，若为水合盐(物)相变材料，当加热融化时，水蒸气压力高，易气化，给实际应用带来困境。以相变材料在中温(50～100℃)范围应用为例，为了解决上述问题，可采用共晶水合盐(物)降熔点的方案来满足实际要求。

即使如此，共晶水合物相变材料仍然不能直接使用，需要解决其定形问题，即相变材料融化后，防止其泄漏。常选用两种技术方案：(1)以相变材料为芯材，高聚物为壳材，形成具有核-壳结构的相变胶囊(微胶囊或纳米胶囊)，它是实现相变材料永久定形的技术方案。主要存在相变胶囊制备工艺复杂，包覆率低，成本高等不足；(2)利用多微孔、介孔的载体的毛细作用，吸附熔融水合物相变材料，使之定形的技术方案。该方案具有工艺简单、价格低、有效阻止泄漏(定形)等特征；但它难以实现永久定形，即在高出相变材料熔点一定温度的条件下，会发生相变材料泄漏；特别是含结晶水的相变材料，由于水分子小，渗透力强，很容易从孔隙中泄露出来，从而影响相变材料的热物性及稳定性。

现有文献报道了传统的微胶囊相变材料与多孔基定形复合相变材料，前者存在机械强度低、制备难、成本高等问题，后者具有半开孔结构，不利于水合物的长久稳定使用，且二者都不具备光热转换能力(K.Pielichowska,K.Pielichowski,Phase change materialsfor thermal energy storage,Progress inMaterials Science 65(2014)67-123.https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2014.03.005.)。

发明内容

针对现有技术中传统的微胶囊相变材料机械强度低、制备难、成本高，传统多孔基定形复合相变材料具有半开孔结构，不利于水合物的长久稳定使用以及现在太阳能的昼夜能源不匹配性不足以及实现相变材料的永久定形，本发明开创性地运用了海绵-金属硫化物功能载体对相变材料进行吸附形成半定形功能相变光热储能芯材，然后利用功能高分子树脂涂层(由高分子树脂、金属硫化物组成)的密封性形成永久功能宏观涂层(壳材)的封装，实现相变材料与光热转换材料的有机结合，利用其各自的优点，改善各自不足，制造一种更为稳定、低成本的宏观核-壳式光热转换储能相变材料(光热转换宏观相变胶囊)。该材料展现出高热能存储密度、光热转换效率；且具有形态稳定、热稳定性、循环性、安全性优良等诸多优点，在太阳能转换和热能存储技术等领域有广泛应用。

本发明的目的是提供一种光热转换宏观相变胶囊及其制备方法与应用。

基于现有技术存在的问题，本发明提出具有核-壳结构的光热转换宏观相变胶囊技术方案。

首先，选用高聚物海绵作为共晶水合物的半定形载体。它是一种大孔(微米级)材料，其弹性骨架可提供给光热转换剂粒子较大的附着面积，同时，它对液体具有强的吸附力，也能够吸附熔融相变材料，从而实现相变材料空间上的均匀分布。其次，为实现光热转换粒子(金属硫化物)在海绵中均匀分散，可通过原位生长方式在海绵基上合成金属硫化物，合成后的基材称之为功能海绵。最后，将相变材料存储在功能海绵中形成的功能储能芯材，称之为半定形载体，在受热过程中相变材料依旧会发生泄露。考虑到上述原因，进一步选择密封性良好的高分子树脂来对储能芯材进行宏观封装，以实现相变材料的永久定形。但高分子树脂涂层具有低的光热转换能力，故在树脂涂层中加入金属硫化物粒子粉末以制备功能高分子树脂。以此制备的光热转换宏观相变胶囊具有高热能存储密度、高光热转换效率、形态稳定、热稳定性良好等特点。

本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种光热转换宏观相变胶囊，由高分子树脂、金属硫化物组成的壳材和由共晶水合物相变材料、多孔海绵及在其表面原位合成的金属硫化物组成的芯材构筑而成。

进一步地，所述壳材中高分子树脂选自聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂等中的一种。

进一步地，考虑到壳材耐热性及力学性能，所述高分子树脂为有机硅树脂。

进一步地，壳材中半导体金属硫化物作为光热转换剂，选用硫化铜、硫化镍、硫化钼等中的一种，壳材中金属硫化物以粉体形式均匀分散于高分子树脂中；

进一步地，考虑到与高分子树脂相容性(分散性)、价格等因素，壳材中金属硫化物为硫化铜。

进一步地，壳材中高分子树脂与壳材中的金属硫化物质量比为1:(0.1～0.3)。

进一步地，壳材中高分子树脂与壳材中的金属硫化物质量比为1:(0.12～0.25)。壳材中金属硫化物少，对应的高分子树脂量多，壳材光热转换效率低，但其力学性能、密封性能好；反之，壳材中金属硫化物多，对应的高分子树脂量少，壳材光热转换效率高，但其力学性能、密封性能差。

进一步地，所述芯材中共晶水合物为一定配比的十二水硫酸铝钾-二水合草酸、十二水硫酸铝铵-二水合草酸、十二水硫酸铝钾-七水氯化镁、三水醋酸钠-五水硫代硫酸钠、七水氯化镁-七水硝酸镁等中的一种。

进一步地，考虑到共晶水合物的相变温度、相变焓值，所述共晶水合物为十二水硫酸铝钾-二水合草酸。

进一步地，所述芯材中多孔海绵选用开孔聚氨酯海绵、开孔三聚氰胺海绵、开孔聚乙烯醇海绵等中的一种；

进一步地，考虑到海绵的耐高低温性能、机械强度、湿强度等因素，多孔海绵为聚氨酯海绵。

进一步地，芯材中的金属硫化物作为光热转换剂选用硫化铜、硫化镍、硫化钼等中的一种，芯材中的金属硫化物是通过原位合成的方式在海绵表面负载。

进一步地，考虑到海绵与金属硫化物原位合成的难易程度、原料价格，亲水性能等，芯材中的金属硫化物为硫化铜。

进一步地，芯材中共晶水合物相变材料和海绵的质量比为1:(0.1～0.5)。

进一步地，芯材中共晶水合物相变材料和海绵的质量比为1:(0.1～0.4)。

进一步地，芯材中共晶水合物相变材料和海绵的质量比为1:(0.15～0.35)。

进一步地，芯材中共晶水合物相变材料和芯材中金属硫化物的质量比为1:(0.03～0.12)。

进一步地，芯材中共晶水合物相变材料和芯材中金属硫化物的质量比为1:(0.04～0.09)。

进一步地，芯材中共晶水合物相变材料比例高，对应的海绵及光热转换剂少，所得宏观胶囊焓值大，蓄热性能好，但光热转换性能及半定形性能差；芯材中海绵比例和(或)光热转换剂高，对应的共晶水合物相变材料少，所得胶囊蓄热能力差。

进一步地，光热转换宏观相变胶囊中芯材与壳材质量比为1：(0.5～1.8)。

进一步地，光热转换宏观相变胶囊中芯材与壳材质量比为1：(0.8～1.6)。

进一步地，光热转换宏观相变胶囊中芯材与壳材质量比为1：(1.0～1.4)。

进一步地，光热转换宏观相变胶囊中芯材和壳材的质量比例小，胶囊壳材密封性能好，有利于相变材料永久定形，但所得胶囊蓄热能力以及光热转换能力差；反之，光热转换宏观相变胶囊中芯材和壳材的质量比例大，胶囊壳材密封性能差，不利于相变材料永久定形，但所得胶囊蓄热能力以及光热转换能力强。

本发明提供所述光热转换宏观相变胶囊的制备方法，包括如下步骤：

(1)功能海绵的制备。将块状海绵浸泡到含金属粉末的乙醇溶液分散液中，取出烘干；再将其浸入到含硫粉的乙醇分散液中静置反应，使金属硫化物在海绵表面原位生长，取出烘干，得到功能海绵。

(2)半定形功能相变光热储能芯材的制备。取一定量共晶水合物作为相变材料加热融化形成熔融共晶水合物相变材料，将步骤(1)得到的功能海绵浸入熔融共晶水合物相变材料中，密封，待功能海绵完全吸附润湿均匀后转移至冷冻柜中冷却结晶，得到半定形功能相变光热储能芯材。

(3)光热转换宏观相变胶囊的制备。往液态高分子树脂内加入一定量金属硫化物粉体后搅拌均匀得功能高分子树脂，再将功能高分子树脂倾倒入预先放入半定形功能相变光热储能芯材的方形容器(比块体海绵略大)中，芯材周边(六个面)涂覆功能高分子树脂，待树脂完全固化取出，即可得到光热转换宏观相变胶囊。

进一步地，步骤(1)所述金属粉末为铜粉末、镍粉末、钼粉末中的一种。

进一步地，步骤(1)所述乙醇溶液为无水乙醇。

本发明还提供所述光热转换宏观相变胶囊在制备光热转换热能存储材料中的应用。

本发明方法基于以下工作原理：

第一，金属硫化物光热转换剂在宏观胶囊壳材、芯层的均匀负载。利用壳材中高分子树脂的粘结性能及与金属硫化物的相容性，可以将金属硫化物粉末在树脂中均匀分散，从而形成功能高分子树脂壳材；而芯材中海绵、相变材料组分无法将金属硫化物粉末粘合及分散；因此，利用海绵表面孔隙和三维网络骨架，通过原位合成的方式，使金属硫化物均匀分散在海绵的孔隙及骨架上。

第二，太阳能的光热转换。利用半导体金属硫化物在可见及近红外区域高的吸收，壳材、芯层中的光热转换剂(金属硫化物)吸收太阳能转化为热能。

第三，相变材料在固-液相变过程储放热。来自太阳的热能使固态相变材料吸收热量，融化成液态；当温度降低时，熔融态相变材料发生结晶，重新转变为固态相变材料，将所储存的能量被释放出来。通过相变材料的蓄放热，实现了热量存储与利用。

第四，海绵对相变材料半定形及高分子树脂对相变材料的永久定形。利用多孔海绵的孔隙、三维骨架和亲水性能，使熔融的相变材料吸附在海绵中，形成半定形相变材料；在此基础上，利用高分子树脂密封作用，对相变材料芯材进行包覆，形成宏观相变胶囊，以实现对相变材料的永久定形，防止相变材料及其组分泄漏。

与现有技术相比，该技术具有以下优势：

(1)实现了相变材料和光热转换材料的有机结合，优化了太阳能的捕捉、存储和释放。

(2)将海绵的骨架作为金属硫化物的生长位点，实现了金属硫化物在海绵空间的均匀分布，提升了海绵的传热效率。

(3)相变材料被致密的高分子树脂涂层所封装，在高出相变温度时，熔融的相变材料既不会发生泄露，也不会发生变形。

附图说明

图1光热转换实验装置示意图。

图2为实施例1聚氨酯海绵(a)及原位负载硫化铜粒子的功能海绵(b)的扫描电子显微镜(SEM)图。

图3为实施例1中光热转换宏观相变胶囊、半定形功能相变光热储能芯材的热泄漏试验图。

图4为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊、实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材热泄漏试验过程中的剩余质量曲线图。

图5为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊、实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材热泄漏试验过程中的DSC曲线图。

图6为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊、实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材热泄漏试验过程中的X射线衍射(XRD)图谱。

图7为聚氨酯海绵、实施例1的功能海绵(a)、实施例3的功能海绵(a)、实施例4的功能海绵(a)、相变材料(b)、实施例1的半定形功能相变光热储能芯材(b)、实施例3的半定形功能相变光热储能芯材(b)、实施例4的半定形功能相变光热储能芯材(b)的光热转换曲线图。

图8为相变材料、实施例1的半定形功能相变光热储能芯材、实施例2中的半定形功能相变光热储能芯材的光热转换曲线图。

具体实施方式

以下实例是对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施方式和保护范围不限于此。

相变材料的预制备：

熔融十二水硫酸铝铵和二水合草酸共晶水合物相变材料的制备

在250mL的玻璃瓶中，分别加入90.00g、30.00g十二水硫酸铝铵(广州化学试剂厂)和二水合草酸(江苏强盛功能化学试剂有限公司)，并加入3.00g硼酸(江苏强盛功能化学试剂有限公司)作成核剂，密封玻璃瓶，将其置于70℃水浴锅中恒温加热使组分融化，持续搅拌12h直到体系均匀，得到熔融十二水硫酸铝铵和二水合草酸共晶水合物相变材料备用。

实施例1

(1)将1.0g铜粉(金诺焊接材料有限公司)加入到盛放500mL乙醇(江苏强盛功能化学试剂有限公司)的烧杯中，搅拌下形成均匀铜粉悬浮液，将尺寸为35*35*15mm的聚氨酯海绵块体(3.32g,永嘉海绵制品有限公司)浸入，待完全浸润后将其转移至60℃烘箱下保温2h烘干。再放入含250mL乙醇和0.5g硫粉(宝隆化工有限公司)悬浮分散液的玻璃瓶中静置反应5h，密封玻璃瓶硫化铜在海绵上原位生成，海绵逐渐由白变黑色，取出转移至85℃烘箱中保温2h烘干得功能海绵(称重4.04g)。

(2)将功能海绵浸入到熔融十二水硫酸铝铵和二水合草酸共晶水合物相变材料中，3min后待海绵完全吸附饱和，取出放入冰箱下-10℃冷冻5h结晶，得到半定形功能相变光热储能芯材(称重17.52g)。

(3)在250mL烧杯中加入50g有机硅树脂(亿品艺品模型材料店)和5g硫化铜(山东西亚化学有限公司)粉末，搅拌均匀得到功能高分子树脂，将步骤(2)得到的半定形功能相变光热储能芯材置于39*39*19mm容器中央，并倒入功能高分子树脂，常温静置24h，待功能高分子树脂完全固化后取出，得到光热转换宏观相变胶囊(称重45.46g)。

实施例2

(1)将2.0g铜粉(金诺焊接材料有限公司)加入到盛放500mL乙醇(江苏强盛功能化学试剂有限公司)的烧杯中，搅拌下形成均匀铜粉悬浮液，将尺寸为35*35*15mm的聚氨酯海绵块体(3.32g,永嘉海绵制品有限公司)浸入，待完全浸润后将其转移至60℃烘箱下保温2h烘干。再放入含250mL乙醇和1.0g硫粉(宝隆化工有限公司)悬浮分散液的玻璃瓶中静置反应5h，密封玻璃瓶硫化铜在海绵上原位生成，海绵逐渐由白变黑色，取出转移至85℃烘箱中保温2h烘干得功能海绵(称重5.08g)。

(2)将功能海绵浸入到熔融十二水硫酸铝铵和二水合草酸共晶水合物相变材料中，3min后待海绵完全吸附饱和，取出放入冰箱下-10℃冷冻5h结晶，得到半定形功能相变光热储能芯材(称重14.80g)。

(3)在250mL烧杯中加入50g有机硅树脂(亿品艺品模型材料店)和5g硫化铜(山东西亚化学有限公司)粉末，搅拌均匀得到功能高分子树脂，将步骤(2)得到的半定形功能相变光热储能芯材置于39*39*19mm容器中央，并倒入功能高分子树脂，常温静置24h，待功能高分子树脂完全固化后取出，得到光热转换宏观相变胶囊(称重41.46g)。

实施例3

(1)将0.5g铜粉(金诺焊接材料有限公司)加入到盛放500mL乙醇(江苏强盛功能化学试剂有限公司)的烧杯中，搅拌下形成均匀铜粉悬浮液，将尺寸为35*35*15mm的聚氨酯海绵块体(3.32g,永嘉海绵制品有限公司)浸入，待完全浸润后将其转移至60℃烘箱下保温2h烘干。再放入含250mL乙醇和0.25g硫粉(宝隆化工有限公司)悬浮分散液的玻璃瓶中静置反应5h，密封玻璃瓶硫化铜在海绵上原位生成，海绵逐渐由白变黑色，取出转移至85℃烘箱中保温2h烘干得功能海绵(称重3.86g)。

(2)将功能海绵浸入到熔融十二水硫酸铝铵和二水合草酸共晶水合物相变材料中，3min后待海绵完全吸附饱和，取出放入冰箱下-10℃冷冻5h结晶，得到半定形功能相变光热储能芯材(称重18.19g)。

(3)在250mL烧杯中加入50g有机硅树脂(亿品艺品模型材料店)和5g硫化铜(山东西亚化学有限公司)粉末，搅拌均匀得到功能高分子树脂，将步骤(2)得到的半定形功能相变光热储能芯材置于39*39*19mm容器中央，并倒入功能高分子树脂，常温静置24h，待功能高分子树脂完全固化后取出，得到光热转换宏观相变胶囊(称重48.72g)。

实施例4

(1)将1.0g铜粉(金诺焊接材料有限公司)加入到盛放500mL乙醇(江苏强盛功能化学试剂有限公司)的烧杯中，搅拌下形成均匀铜粉悬浮液，将尺寸为35*35*15mm的聚氨酯海绵块体(3.32g,永嘉海绵制品有限公司)浸入，待完全浸润后将其转移至60℃烘箱下保温2h烘干。再放入含250mL乙醇和0.25g硫粉(宝隆化工有限公司)悬浮分散液的玻璃瓶中静置反应5h，密封玻璃瓶硫化铜在海绵上原位生成，海绵逐渐由白变黑色，取出转移至85℃烘箱中保温2h烘干得功能海绵(称重3.94g)。

(2)将功能海绵浸入到熔融十二水硫酸铝铵和二水合草酸共晶水合物相变材料中，3min后待海绵完全吸附饱和，取出放入冰箱下-10℃冷冻5h结晶，得到半定形功能相变光热储能芯材(称重17.72g)。

(3)在250mL烧杯中加入50g有机硅树脂(亿品艺品模型材料店)和5g硫化铜(山东西亚化学有限公司)粉末，搅拌均匀得到功能高分子树脂，将步骤(2)得到的半定形功能相变光热储能芯材置于39*39*19mm容器中央，并倒入功能高分子树脂，常温静置24h，待功能高分子树脂完全固化后取出，得到光热转换宏观相变胶囊(称重48.01g)。

测试条件及方法

扫描电子显微镜分析(SEM)

SEM产于日本日立(HITACHI)公司，型号为S-3700N型扫描电子显微镜。材料的微观形貌的测试条件为：加速电压15.0kV，低真空范围6～270Pa。

光热转换测试

光热转换测试部分分为两个部分，如图1所示。

第一部分：光源是来自中国Ceaulight公司生产的型号为CEL-HXF300的氙灯，设置的光照强度为250mW/cm

第二部分：在照射过程中，温度升高所引起的信号被美国Agilent公司所生产的信号收集器34970A所收集，其中探头插入样品中间，经过信号收集器传导到电脑中。

导热系数测试

用于热导系数测定的机器是瑞典Hot Disk公司生产的热常数分析仪，型号：TPS2500S，选用的探头为5465型聚酰亚胺薄膜探头，探头半径：3.189mm。测试前，将探头洗净并夹在两个样品平面间，恒温10min后测试。取平面的三个不同地方测试得到平均值作为测试结果，确保数值的可信性。

DSC曲线测试

样品的相变焓和相变温度是由美国TA公司生产的DSC(型号Q20)所测定的，测定是在氮气的保护下、通过如下程序：

(1)在0℃恒温1min；

(2)以5℃/min的加热速率升温到100℃；

(3)恒温1min；

XRD谱图测试

XRD的谱图测试是使用了D8 Advance的x射线衍射仪(XRD，Bruker，德国)在室温下从5-80°进行了扫描。

从微观上看，如图2，在250的放大倍数下，从图2中的a中可发现海绵载体具有网状骨架，骨架间的空隙为相变材料的吸附提供了大量空间；在相同放大倍数下，从图2中的b中发现改性载体的骨架上附着了明显的硫化铜粒子，这些粒子在载体上均匀分布，能有效地光热转换。由比较可得：从宏观上看，普通海绵原位生长硫化铜之后由原来的白色变成了黑色，是因为改性载体骨架上附着硫化铜粒子；吸附相变材料并固化之后，半定形功能相变光热储能芯材略显灰白色，这是由于相变材料呈现乳白色；最终得到的光热转换宏观相变胶囊表面呈现棕灰色，为改性有机涂层(功能高分子树脂)的颜色，这是由于有机涂层中具有含量较高的棕灰色碳化硅粒子。

在高于相变材料熔点的65℃下加热后，如图3所示，半定形功能相变光热储能芯材在0.5h后出现了泄漏痕迹，且泄漏痕迹随着时间扩大，这是因为改性载体依旧是具有大孔结构，不能产生足够大的分子间力来牢牢吸附相变材料；而实施例1制备得到光热转换宏观相变胶囊在2h内并没有出现泄漏，这归功于致密的改性有机涂层(功能高分子树脂)的包覆作用。

图4为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊、实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材热泄漏试验过程中的剩余质量曲线图。由图4可知没有涂层包覆的芯材泄漏严重，在10h后剩余质量仅为92.59％，而有涂层包覆的宏观相变胶囊基本上质量不发生改变。

图5为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊、实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材热泄漏试验过程中的DSC曲线图(图5中的a为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊的DSC曲线；图5中的b为实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材DSC曲线)。由图5的a可知具有涂层的宏观相变胶囊的焓值和相变温度基本不发生改变，而图5的b中没有涂层包覆的芯材的焓值和相变温度差异较大，说明材料热物性改变。

图6为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊、实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材热泄漏试验过程中的XRD图谱(图6中的a为实施例1中制备的光热转换宏观相变胶囊的XRD图谱；图6中的b为实施例1中制备的半定形功能相变光热储能芯材XRD图谱)，经过对比发现，宏观相变胶囊的XRD峰形与峰强基本不变，说明材料的晶型没有发生改变。

图7中的a为聚氨酯海绵、实施例1的功能海绵、实施例3的功能海绵、实施例4的功能海绵的光热转换曲线图；图7中的b为相变材料、实施例1的半定形功能相变光热储能芯材、实施例3的半定形功能相变光热储能芯材、实施例4的半定形功能相变光热储能芯材的光热转换曲线图。如图7中的a所示，海绵基材具有较低的光热转换效率，在250mW/cm

通过实施例1与实施例2比较可得，当加入海绵基材的铜粉较多，改性载体中能生成较多的硫化铜，但过多的硫化铜导致载体内部供给相变材料的负载空间较少，相变材料的负载率低下降低了材料的储热能力。如图8所示，纯相变材料的相变焓达到了220.4J/g，实施例1的半定形功能相变光热储能芯材的相变焓也有166.4J/g，实施例2的半定形功能相变光热储能芯材的相变焓为103.4J/g。

通过实施例1与实施例3比较可得，当加入海绵基材的铜粉较少，改性基材中生成较少的硫化铜，较少的硫化铜使得光热转换效率降低，如图7所示，实施例3中功能海绵与半定形功能相变光热储能芯材都显示了较低的光热转换效率。

通过实施例1与实施例4比较可得，当加入的硫粉较少，改性基材中生成较少的硫化铜，并残留有部分的铜粉，硫化铜的原位生长不完全，如图7所示，实施例4中功能海绵与半定形功能相变光热储能芯材都显示了较低的光热转换效率。

结果表明，实施例1-4制备的一种光热转换宏观相变胶囊均具有光热转换能力强、蓄热性能高、热循环稳定性优良等特征，在光热相变储热领域具有广阔应用前景，其中实施例1的综合性能优越，但是实施例2-4同样满足光热转换能力强、蓄热性能高、热循环稳定性优良等特征。