CN104650815B - 一种复合定形相变储冷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合定形相变储冷材料及其制备方法，该材料由质量百分比为70‑85﹪的二元有机相变材料和质量百分比为15‑30﹪的膨胀石墨复合而成；所述二元有机相变材料由质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇经超声波分散混合而成。本发明制备的复合定形相变储冷材料具有相变潜热大、储能性能稳定、导热性能良好等优点，其制备过程简单，使用安全无毒，不易泄漏，且不需封装。可广泛用于太阳能利用、建筑节能、电力的移峰填谷、空调节能等领域。

Description

一种复合定形相变储冷材料及其制备方法

技术领域

本发明属于热能储存技术领域，具体涉及一种复合定形相变储冷材料及其制备方法。

背景技术

相变储能材料作为一种新型节能材料，因其具有储能密度高、体积变化小、温度控制恒定、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，从而具有广阔的应用前景。特别是相变储冷材料在空调蓄能技术的应用，能够有效的迁移电力消耗负荷，实现电力的“移峰填谷”，降低电力消耗。有机相变储冷材料作为一种重要的常低温相变储冷材料，有固定的相变温度和较高的相变潜热。但是有机相变储冷材料在相变过程中会发生固-液变化，而液体的流动会导致其易泄漏的缺陷，同时其导热性能相对其他类型相变材料较低，因此，极大的限制了它在生产生活中的广泛应用。

目前，解决相变材料泄漏问题的方法主要有多孔材料吸附法和微胶囊包覆法。如CN102746824A“一种硅藻土粉末状复合相变材料及其制备方法”通过将有机相变材料与多孔硅藻土粉末复合制得相变材料，制作过程简单，但是材料的导热性较差。如CN100432179C“相变储能微囊及其制备方法”将石蜡等有机相变材料作为芯材，用二氧化硅凝胶作为壁材制得相变储能微胶囊，但是制作繁琐且材料导热性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了提高复合定形相变储冷材料的储能稳定性、防止相变过程中发生泄漏及提高相变材料的导热性能，而提供一种新型复合定形相变储冷材料及其制备方法，该材料具有相变潜热大、储能性能稳定、导热性能良好等优点，其制备过程简单，使用安全无毒，不易泄漏，且不需封装。

实现本发明目的的技术方案是：

一种复合定形相变储冷材料，由质量百分比为70-85﹪的二元有机相变材料和质量百分比为15-30﹪的膨胀石墨复合而成；所述二元有机相变材料由质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇混合而成，相变温度在-20~0 ℃，相变焓大于150 J/g。

所述复合定形相变储冷材料的相变温度为-20~0 ℃。

所述复合定形相变储冷材料的相变潜热为139.738~178.032 J/g。

上述复合定形相变储冷材料的制备方法，其步骤如下：

步骤1，将质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇，经超声波分散混合均匀制成二元有机相变材料；

步骤2，取质量百分比为70-85﹪的二元有机相变材料和质量百分比为15-30﹪的膨胀石墨，搅拌分散均匀；

步骤3，将步骤2的混合物放入真空干燥箱中，抽真空，室温恒定12 h；

步骤4，取出样品，即制得复合定形相变储冷材料。

本发明复合定形相变储冷材料，一方面通过膨胀石墨的毛细吸附作用将二元有机相变储冷材料吸附入其多孔结构中，并以真空吸附，从而使二元有机相变储冷材料牢固地附着于膨胀石墨中，形成性能稳定的复合定形相变储冷材料。另一方面，膨胀石墨较高的导热性能也能提高复合定形相变储冷材料的导热性能，并进一步提高内部相变储冷材料的储放热速率。因此，本发明制备的复合定形相变储冷材料具有相变潜热大、储能性能稳定、导热性能良好等优点，可广泛用于太阳能利用、建筑节能、电力的移峰填谷、空调节能等领域。

本发明复合定形相变储冷材料的优点：（1）结构稳定。本发明采用真空吸附的方式，使相变材料被更彻底地吸附在多孔材料的孔道中，在相变时不容易发生泄漏，从而呈现为性能稳定的复合定形相变储冷材料。（2）导热系数大。膨胀石墨较高的导热性能赋予复合定形相变储冷材料较好的热传导特性。（3）相变温度符合低温要求且潜热较大。所选有机物均具有较大的相变焓，相变温度稳定。（4）材料制备过程简单，使用安全无毒，不易泄漏，且不需封装。相比现有简单的混合吸附方式，真空吸附方法明显提高吸附效果。

附图说明

图1是实施例1复合定形相变储冷材料的SEM照片；

图2是实施例1复合定形相变储冷材料的DSC曲线；

图3是实施例2复合定形相变储冷材料的SEM照片；

图4是实施例2复合定形相变储冷材料的DSC曲线；

图5是实施例3复合定形相变储冷材料的SEM照片；

图6是实施例3复合定形相变储冷材料的DSC曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例1

一种复合定形相变储冷材料的制备，包括如下步骤：

步骤1，取3-5 g可膨胀石墨置于70℃真空干燥箱内干燥12 h，然后将干燥的可膨胀石墨置于900℃马弗炉中高温加热60 s，形成具有多孔结构的膨胀石墨；

步骤2，将质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇，经超声波分散使其混合均匀，然后称取0.7 g该二元有机相变混合物于烧杯中，再将0.3 g膨胀石墨倒入其中，搅拌分散均匀；

步骤3，将步骤2的混合物放入真空烘箱中，抽真空，室温恒定12 h，完成吸附过程；取出，即得到复合定形相变储冷材料。

该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图1、图2所示。

所得复合定形相变储冷材料的相变温度为-3.461℃，相变潜热值为139.738 J/g。

实施例2

一种复合定形相变储冷材料的制备，包括如下步骤：

步骤1，取3-5 g可膨胀石墨置于70 ℃真空干燥箱内干燥12 h，然后将干燥的可膨胀石墨置于900 ℃马弗炉中高温加热60 s，形成具有多孔结构的膨胀石墨。

步骤2，将质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇，经超声波分散使其混合均匀，然后称取0.8 g该二元有机相变混合物于烧杯中，再将0.2 g膨胀石墨倒入其中，搅拌分散均匀；

步骤3，将步骤2的混合物放入真空烘箱中，抽真空，室温恒定12 h，完成吸附过程；取出，即得到复合定形相变储冷材料。

该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图3、图4所示。

所得复合定形相变储冷材料的相变温度为-3.422℃，相变潜热值为164.530 J/g。

实施例3

一种复合定形相变储冷材料的制备，包括如下步骤：

步骤1，取3-5 g可膨胀石墨置于70℃真空干燥箱内干燥12 h，然后将干燥的可膨胀石墨置于900℃马弗炉中高温加热60 s，形成具有多孔结构的膨胀石墨。

步骤2，将质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇，经超声波分散使其混合均匀，然后称取0.85 g该二元有机相变混合物于烧杯中，再将0.15 g膨胀石墨倒入其中，搅拌分散均匀；

步骤3，将步骤2的混合物放入真空烘箱中，抽真空，室温恒定12 h，完成吸附过程；取出，即得到复合定形相变储冷材料。

该实施例的SEM照片和DSC测试结果分别如图5、图6所示。

所得复合定形相变储冷材料的相变温度为-2.802℃，相变潜热值为178.032 J/g，热导率为0.78 W/(m·K)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，所以凡依本发明所述范围的特征原料、特征步骤等同的变化及改进，均应包括在本发明的申请专利范围之内。

Claims (2)

1.一种复合定形相变储冷材料，其特征在于：该材料由质量百分比为70-85﹪的二元有机相变材料和质量百分比为15-30﹪的膨胀石墨复合而成；

所述二元有机相变材料由质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇混合而成，相变温度在-20~0 ℃，相变焓大于150 J/g；

所述复合定形相变储冷材料的相变温度为-20~0 ℃；

所述复合定形相变储冷材料的相变潜热为139.738~178.032 J/g。

2.根据权利要求1所述的复合定形相变储冷材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，将质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇，经超声波分散混合均匀制成二元有机相变材料；

步骤2，取质量百分比为70-85﹪的二元有机相变材料和质量百分比为15-30﹪的膨胀石墨，搅拌分散均匀；

步骤3，将步骤2的混合物放入真空干燥箱中，抽真空，室温恒定12 h；

步骤4，取出样品，即制得复合定形相变储冷材料。