《Journal of Energy Storage》：Enhanced conductivity and shape-stable paraffin wax phase change material incorporating banana stem biochar
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利用香蕉茎废料制备的活性碳增强石蜡复合相变材料，显著提升热导率至0.512 W/m·K（纯石蜡的1.316倍），循环稳定性达200次，熔/冷焓值分别为187.9±2.6 J/g和128±2.0 J/g。通过FTIR和XRD验证化学稳定性，SEM显示孔隙均匀填充无空隙。
作者：Elumalai Vengadesan、Swaminathan Muralidharan、Senthil Kumar Vishnu、Thirugnanasambandam Arunkumar
所属机构：印度泰米尔纳德邦金奈市金奈理工学院可持续材料与表面变形研究中心
摘要
利用可持续资源提高相变材料（PCMs）的性能对于开发高效且环保的热能存储系统至关重要。在本研究中，研究人员使用从香蕉茎中提取的碳材料改进了石蜡PCM的热物理性能。香蕉茎活性炭（BSC）的孔隙体积为0.138 cc/g，比表面积为169.985 m2/g，平均孔径为0.6159 nm，并将其与石蜡混合。对所得PCM的结构和热性能进行了分析。含有40% BSC的复合PCM表现出最佳的整体性能。FTIR和XRD分析结果证实了该PCM的化学稳定性。其熔化焓（187.9 ± 2.6 J/g）和冷却焓（128 ± 2.0 J/g）几乎相同，表明该PCM具有良好的热可靠性和稳定的能量存储性能。此外，过冷度显著降低，热导率提高至0.512 ± 0.015 W/m·K，是纯石蜡的1.316倍，从而加快了充电过程。即使经过200次热循环，其结构和储热性能仍保持稳定，体现了该PCM在可靠高效热管理应用中的优势。
术语表
- H：储热能力（%）
- ΔH?,CPW40：CPW40的熔化焓（J/g）
- ΔH_f,CPW40：CPW40的冻结焓（J/g）
- ΔH?,PW：石蜡的熔化焓（J/g）
- ΔH_f,PW：石蜡的冻结焓（J/g）
- ηΔH：相对焓效率（%）
- ω：石蜡的质量分数
- φ：相对浸渍效率（%）
材料
本研究使用的相变材料为熔点为62–68°C的商业石蜡。增强材料是通过在N?环境中，使用管式炉（ANTS Lab Split Tube Furnace，印度金奈）以4°C/分钟的加热速率将香蕉茎粉末碳化制得的碳材料。化学活化过程参照了Luo等[12]和Liu等[14]之前的研究方法进行。
形态分析
通过形态学分析研究了石蜡在多孔碳材料中的分布和物理相互作用。图4中的SEM图像显示了复合PCM中石蜡在BSC孔隙中的均匀浸渍情况，未观察到空洞或裂纹，表明两者之间有良好的粘附性和物理相互作用。
结论
本研究探讨了添加源自印度南部地区丰富农业废弃物——香蕉茎废物的生物炭对石蜡热物理性能的影响。所开发的复合PCM在稳定性、相变性能和热导率方面均表现出优异表现，表明香蕉茎活性炭显著提升了石蜡的整体性能。形态学、FTIR和XRD分析证实了这些复合PCM的物理浸渍效果。
作者贡献声明
- Elumalai Vengadesan：撰写、审稿与编辑、方法论设计、数据整理、概念构建
- Swaminathan Muralidharan：撰写、审稿与编辑、资源获取、实验设计
- Senthil Kumar Vishnu：撰写、原始稿撰写、方法论设计、实验设计
- Thirugnanasambandam Arunkumar：撰写、审稿与编辑、正式分析
关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
作者感谢OpenAI的ChatGPT语言模型在提升手稿的英语表达、语法清晰度方面的帮助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢印度金奈理工学院及SRM科学技术研究院（SRMIST）提供的研究支持和实验室设施。
