CN110066643A - 一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法 - Google Patents

一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法；原料组成：八水氢氧化钡85～95份，碱金属盐5～15份，两者的重量总和为100份；膨胀石墨5～25份，水1～10份；制备步骤包括：将八水氢氧化钡、硝酸钾密封于玻璃瓶中，在85～95℃的水浴锅中加热至熔融态，加入膨胀石墨和水，在85～95℃的水浴锅中进行4～6h物理吸附，并在吸附过程中每隔60～120min搅拌一次，冷却至室温，得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料。本发明制备的二元无机类相变材料具有低共熔点，相变温度单一，并且相变温度的改变拓宽了材料的应用范围；不仅热性能稳定，而且相变焓值高、热导率高；本发明制备过程简单，条件温和，成本低。

Description

一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法
技术领域
本发明涉及复合材料储能技术领域，尤其涉及一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法。
背景技术
能源利用在时间与空间上存在着的供需矛盾，储能技术的发展与应用可有效解决这一问题，提高能源的利用效率。而在相变储能技术领域，相比于有机类相变材料，无机水合盐因其合适的相变温度、较高的储能密度以及成本低廉等一系列优点而引起广泛关注。同时，此类相变材料的相变温度固定，在潜热存储和释放的过程中也可以保持温度恒定，但因温度范围的关系，其对应的应用场合也相对固定，在实际应用上受到一定程度上的限制。因此在保证材料仍具有较高潜热值的条件下，适当降低熔点，改变水合盐相变温度，对于相变材料的多方面使用、扩大其应用范围具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法。本发明制备膨胀石墨定型复合材料提高热导率强化传热，获得长期热性能稳定、使用寿命长、节能效果显著、良好的应用性能的材料，对实现建设可持续发展、资源有效利用、环境保护良好的经济型社会有着重要贡献。
本发明通过下述技术方案实现：
一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，原料组成(以重量份数计算)：八水氢氧化钡85～95份，碱金属盐5～15份，两者的重量总和为100份；膨胀石墨5～25份，水1～10份；
制备步骤包括：将八水氢氧化钡、硝酸钾密封于玻璃瓶中，在85～95℃的水浴锅中加热至熔融态，加入膨胀石墨和水，在85～95℃的水浴锅中进行4～6h物理吸附，并在吸附过程中每隔60～120min搅拌一次，冷却至室温，得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述碱金属盐为硝酸钾、氯化钾、硝酸钠和氯化钠中的一种或多种。
优选地，所述水为去除离子形式后的纯水
优选地，上述水浴锅加热温度为85～95℃。
优选地，磁力搅拌时间为40～90min。
优选地，水浴锅中物理吸附加热时间为4～6h，吸附过程中搅拌间隔时间为60～120min。
采用上述制备方法获得低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料。
一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，原料组成：八水氢氧化钡88份，硝酸钾12份，膨胀石墨5份，去离子水4份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入26.4g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.6g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入1.5g膨胀石墨，1.2g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，原料组成：八水氢氧化钡88份，硝酸钾12份，膨胀石墨10份，去离子水6份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入26.4g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.6g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入3.0g膨胀石墨，1.8g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，原料组成：八水氢氧化钡90份，氯化钾10份，膨胀石墨15份，去离子水8份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入27.0g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.0g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入4.5g膨胀石墨，2.4g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，原料组成：八水氢氧化钡90份，氯化钾10份，膨胀石墨20份，去离子水8份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入27.0g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.0g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入6.0g膨胀石墨，2.4g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
本发明与现有技术相比具有以下优点及效果：
本发明通过调整八水氢氧化钡和碱金属盐的质量配比，可以获得具有单一相变温度的低共熔二元无机类相变材料，表现出纯物质的性质。
本发明制备的二元无机类相变材料具有低共熔点，相变温度单一，并且相变温度的改变拓宽了材料的应用范围；
本发明所制备的具有低共熔点的二元无机类/膨胀石墨相变储能材料，热性能稳定、相变焓值高、热导率高；
本发明制备流程和工艺操作简单，熔融阶段温度低，避免了使用油浴加热，所需条件温和，降低操作过程的危险性；
本发明制备中所涉及的仪器设备、无机类原材料价格便宜，成本低。
本发明制备过程中的材料的相互混合，均是简单的机械混合，无需额外的仪器操作。
附图说明
图1是本发明实施例1中具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料及其对照的具有低共熔点二元无机类相变材料的单向差示扫描量热图。
图2是本发明实施例3中具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料的单向差示扫描量热图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例1：
一种具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料，由以下重量份数的原料组成：八水氢氧化钡88份，硝酸钾12份，膨胀石墨5份，去离子水4份。
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入26.4g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.6g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入1.5g膨胀石墨，1.2g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
对上述所得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料进行相关热物性的测试，其熔化温度为66.42℃，熔化潜热为201.6J/g，热导率为1.231W/m/K。
本实施例的具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料及其对照的具有低共熔点二元无机类相变材料的单向差示扫描量热图如图1所示。
实施例2：
一种具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料，由以下重量份数的原料组成：八水氢氧化钡88份，硝酸钾12份，膨胀石墨10份，去离子水6份。
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入26.4g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.6g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入3.0g膨胀石墨，1.8g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
对上述所得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料进行相关热物性的测试，其熔化温度为66.46℃，熔化潜热为198.3J/g，热导率为2.81W/m/K。
实施例3：
一种具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料，由以下重量份数的原料组成：八水氢氧化钡90份，氯化钾10份，膨胀石墨15份，去离子水8份。
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入27.0g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.0g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入4.5g膨胀石墨，2.4g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
对上述所得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料进行相关热物性的测试，其熔化温度为66.13℃，熔化潜热为180.6J/g，热导率为5.307W/m/K。
本实施例的具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料的单向差示扫描量热图如图2所示。
实施例4：
一种具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料，由以下重量份数的原料组成：八水氢氧化钡90份，氯化钾10份，膨胀石墨20份，去离子水8份。
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入27.0g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.0g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入6.0g膨胀石墨，2.4g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
对上述所得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料进行相关热物性的测试，其熔化温度为66.32℃，熔化潜热为175.3J/g，热导率为6.544W/m/K。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，其特征在于原料组成：八水氢氧化钡85～95份，碱金属盐5～15份，两者的重量总和为100份；膨胀石墨5～25份，水1～10份；
制备步骤包括：将八水氢氧化钡、硝酸钾密封于玻璃瓶中，在85～95℃的水浴锅中加热至熔融态，加入膨胀石墨和水，在85～95℃的水浴锅中进行4～6h物理吸附，并在吸附过程中每隔60～120min搅拌一次，冷却至室温，得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料。
2.采用权利要求1所述制备方法获得的低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料。
3.一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，其特征在于原料组成：八水氢氧化钡88份，硝酸钾12份，膨胀石墨5份，去离子水4份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入26.4g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.6g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入1.5g膨胀石墨，1.2g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
4.一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，其特征在于原料组成：八水氢氧化钡88份，硝酸钾12份，膨胀石墨10份，去离子水6份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入26.4g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.6g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入3.0g膨胀石墨，1.8g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
5.一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，其特征在于原料组成：八水氢氧化钡90份，氯化钾10份，膨胀石墨15份，去离子水8份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入27.0g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.0g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入4.5g膨胀石墨，2.4g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
6.一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料的制备方法，其特征在于原料组成：八水氢氧化钡90份，氯化钾10份，膨胀石墨20份，去离子水8份；
具体步骤如下：
1)室温下，向密封玻璃瓶中加入27.0g八水氢氧化钡，置于90℃水浴锅中水浴加热置熔融态；
2)向步骤1)熔融态八水氢氧化钡中加入3.0g硝酸钾，置于90℃水浴锅中磁力搅拌60min，得到具有低共熔点的二元无机类相变材料；
3)向步骤2)所得具有低共熔点的二元无机类相变材料中加入6.0g膨胀石墨，2.4g去离子水，边加边用玻璃棒搅拌，然后置于90℃水浴锅中水浴加热6h，每隔90min搅拌一次，使其充分混合；
4)将步骤3)所得的复合相变储能材料取出，冷却至室温，即得到具有低共熔点二元无机类/膨胀石墨复合相变储能材料。
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