CN112574718A - 一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法 - Google Patents

一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112574718A
CN112574718A CN201910945497.7A CN201910945497A CN112574718A CN 112574718 A CN112574718 A CN 112574718A CN 201910945497 A CN201910945497 A CN 201910945497A CN 112574718 A CN112574718 A CN 112574718A
Authority
CN
China
Prior art keywords
expanded graphite
heat storage
modified
storage material
barium hydroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910945497.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112574718B (zh
Inventor
李儒光
方东
程晓敏
王建宇
黄锋
万美南
施伟利
许杨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huanggang Normal University
Original Assignee
Huanggang Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huanggang Normal University filed Critical Huanggang Normal University
Priority to CN201910945497.7A priority Critical patent/CN112574718B/zh
Publication of CN112574718A publication Critical patent/CN112574718A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112574718B publication Critical patent/CN112574718B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法。该相变储热材料由八水合氢氧化钡，改性膨胀石墨，粘结剂组成；改性八水合氢氧化钡与改性膨胀石墨的质量比为80～90％：10～20％，粘结剂的质量为改性八水合氢氧化钡及改性膨胀石墨两者总质量的1％～3％。该材料的制备方法为：将改性八水合氢氧化钡与改性膨胀石墨按照配比混合后装入烧杯，放入真空干燥箱进行真空熔融吸附，然后掺入粘结剂压片成型。本发明选材合理，制备工艺先进，可以从纳米尺度生产出一种高效中低温用蓄热材料，该蓄热复合材料的应用使得蓄热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，可用于采暖、工业废热利用、电子器件散热等行业。

Description

一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其 制备方法
技术领域
本发明涉及到储热材料领域，特别涉及一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法。
背景技术
随着人类社会经济的发展和科技的进步，能源的需求量和消耗日益增加。如何有效利用能源，提高能源的利用效率成为人们越来越关注的问题。储热技术是实现能量存储的一种简单有效方式，在当前的储热技术中，相变储热技术是相对廉价的一种，广泛应用于太阳能热储存、建筑节能、余热回收以及电力移峰填谷等领域。相变储热材料是实现热量储存的载体，储热材料的性能直接影响了储热***的性能以及热利用效率。目前实际应用的储热材料一般要具有较高的储热密度；储热材料与热交换介质之间有良好的导热性；储热材料与封装容器间有良好的相容性；储热性能稳定；价格低廉等。
根据储热材料工作温度的不同，一般将其分为低温、中温及高温储热材料。中低温相变储热材料主要为石蜡、有机酸、水合盐，石蜡的缺点为热导率和密度较低，影响换热效率和储热密度；有机酸的缺点为在相变过程中易发生分解和挥发，性能不稳定，成本也较高；无机水合盐具有熔点低而且温度、储热密度高、较高的相变潜热、相对较大的热导率(与石蜡相比)等，是一种重要的中低温相变储热材料。水合盐的缺点在于熔化-凝固过程中存在过冷和相分离现象，过冷是指在凝固过程中温度降至材料凝固点时，水合盐不发生凝固，潜热无法释放出来；相分离是指水合盐在使用过程中有析出现象，过冷和相分离会严重影响水合盐相变材料的储热性能。此外，虽然水合盐的热导率高于石蜡，但总的来说还是偏低(0.5-1.0W/(m·K))，因此要对其改性以提高热导率。
针对水合盐相变材料主要存在的上述问题，国内外学者进行了一定的研究。针对水合盐的过冷现象，一般采用加入形核剂的方法。文献1(段洋.混凝土储热材料与硝酸盐的相容性研究[D].武汉:武汉理工大学,2012.)从同型晶体的角度挑选了4种晶体NaCl、NaBr、Na2HPO4·2H2O和Na3PO4·0.5H2O作为成核剂抑制水合盐的过冷，揭示了Na原子在晶体中的排列与成核作用的关系。文献2(何百灵.太阳能热电站用混凝土储热材料的制备与性能[D].武汉:武汉理工大学,2012.)研究表明：加入质量分数为2％的Na4P2O7·10H2O、2.5％Na2B4O7·10H2O、1％Na2SiO3·9H2O、2％KF·2H2O成核剂，能够有效抑制水合盐的过冷现象。但是由于传统的形核剂均为水合盐，其自身也存在过冷和相分离，长期使用稳定性难以保证。对于相分离现象，目前主要采用添加增稠剂法。文献3(李圆圆.太阳能热发电用储热混凝土的制备与储热单元模拟分析[D].武汉:武汉理工大学,2008.)研究了羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、膨润土等几种增稠剂的效果，结果表明20％的淀粉、30％的CMC、50％的膨润土增稠效果良好，其中以CMC的增稠效果最好。目前对于增稠剂的选择主要是以高分子聚合物为主，高分子聚合物的过量加入会导致水合盐的相变潜热值降低。
为了提高水合盐的热导率，常加入导热增强相，如金属丝网、金属粉末、石墨粉、碳纤维及膨胀石墨等，文献4(张炳.太阳能热发电用无机复合储热材料的制备及其性能研究[D].武汉:武汉理工大学,2007.)采用加入一定量的石墨粉来增强SAT变蓄热材料的热导性，结果表明石墨粉能一定程度地强化三水乙酸钠(SAT)的导热性能。但是，由于密度的差异，石墨粉与相变材料存在分离的问题。文献5(邓安仲,李胜波,沈小东等.相变温控混凝土相变储热性能试验研究[J].后勤工程学院学报,2007年4月,23(2):88-91.)的研究表明膨胀石墨能与SAT较好的复合，且在融化液中不分层，10％体积分数的膨胀石墨与SAT复合时，相变性能最佳，其导热系数几乎提高了一倍。这说明膨胀石墨是一种良好的导热增强相，而且能够改善水合盐相变材料的相分离。
目前所申请的中低温用水合盐相变材料的专利有文献6(郑茂盛，可用铝封装的四元十二水磷酸氢二钠基相变蓄热材料，申请号：CN201810364042.1)文献7(郑茂盛，可用铝封装的三元十二水磷酸氢二钠基相变蓄热材料，申请号：CN201810364051.0)，三元、四元水合盐制作较为复杂，且多元盐存在融熔不一致的情况。文献8(王金平，一种新型无机复合高导热相变储热材料及其制备方法，申请号：CN201510768630.8)采用多孔铝作为导热增强相，多孔铝的制作成本较高，难以大规模应用。文献9(张正国，一种水合盐#改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法，申请号：CN201710244815.8)采用块状亲水改性膨胀石墨作为导热增强相，提高复合相变材料的热导率和吸附性，与本发明思路并不相同。本发明针对膨胀石墨对水合盐相变材料的吸附浸润性差的问题，通过原子层沉积技术对膨胀石墨表面进行修饰，从而提高膨胀石墨对水合盐的吸附性和热稳定性。
虽然国内外关于中低温用水合盐储热材料的研究较多，但是这些研究多侧重于实验室方面，存在各种问题，如制作过程复杂、成本较高、热循环后稳定性较差，导致其难以大规模应用。相比高温材料，中低温相变储热材料的应用场景更为广泛，如果能解决或部分解决上述问题，那么离它们的大规模应用将更近一步。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，材料包括复合储热材料和粘结剂；复合储热材料组成为改性膨胀石墨和改性八水合氢氧化钡；改性膨胀石墨为结构支撑和传热强化材料；改性八水合氢氧化钡为相变储热材料。
一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，包括选材、配料和制备步骤，改性膨胀石墨为结构支撑和传热强化材料；改性八水合氢氧化钡为相变储热材料；粘结剂用于相变材料的定型粘结作用；
(1)原料组成及成分范围
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为10～20％；改性八水合氢氧化钡为80～90％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的1％～3％；
(2)制备：
将改性八水合氢氧化钡与改性膨胀石墨按照预定的质量比进行机械混合后装入烧杯，放入真空干燥箱进行真空熔融吸附，然后掺入粘结剂压片成型即得。
上述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，改性八水合氢氧化钡具有较大的储热能力和热循环稳定性，而改性膨胀石墨对八水合氢氧化钡具有更稳定的吸附作用和传热效果。
上述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，所述改性膨胀石墨的制备方法如下：
(1)将膨胀石墨加入水中，经过超声分散后取出，然后在烘箱中干燥24h；
(2)将预处理好的膨胀石墨放入原子层沉积***的腔体中，以四(二甲氨基)钛为沉积源，以臭氧为清洗源，在膨胀石墨表面生成氧化钛，循环不同次数得到不同氧化钛沉积厚度的改性膨胀石墨。
上述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，所述改性八水合氢氧化钡的组成为：纯八水合氢氧化钡、纳米铜颗粒、Na2SiO3·5H2O，将上述材料一起放入烧杯，经过搅拌得到改性八水合氢氧化钡。
优选地，所述改性八水合氢氧化钡的组成质量比为：纯八水合氢氧化钡占98.5％，纳米铜颗粒为0.5％，Na2SiO3·5H2O为1.0％，将上述材料一起放入烧杯，经过机械搅拌得到改性八水合氢氧化钡。
上述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，在膨胀石墨表面沉积的氧化钛沉积温度为150℃，沉积厚度为5～20nm。
上述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，所述粘结剂为甲基纤维素，其质量为改性八水合氢氧化钡和改性膨胀石墨总质量的1～3％。
上述任一项所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其使用温度范围为60～120℃。
本发明的有益效果是：提供一种中低温用(60～120℃)水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法，该方法实用性强，原材料简单，性能优良，使用这种方法制备的改性膨胀石墨对水合盐具有更强吸附作用力，显著提高了膨胀石墨对水合盐相变材料的吸附量，从而提高了复合相变材料的储能密度，减少了相变材料泄露的问题；改性膨胀石墨作为导热增强相，显著提高了复合相变材料的热导率，同时还减轻了水合盐相变材料的相分离。改性水合盐提高相变材料的热稳定性和传热能力，从而提高热量的交换。本方法选材合理，制备方法先进，可以从纳米尺度生产出一种高效中低温用蓄热材料。该蓄热材料的应用使得蓄热、放热效率等在内的综合性能得到大幅度提高，可用于采暖、工业废热利用、电子器件散热等行业。
具体实施方式
本发明的水合盐/改性膨胀石墨复合储热材料主要包括两部分，一是基体储热材料的改性，二是传热强化和结构支撑材料的表面改性。基体储热材料为Ba(OH)2·8H2O(78℃)，传热强化和结构支撑材料为改性膨胀石墨。改性膨胀石墨采用原子层沉积技术制备，在膨胀石墨表面生成氧化钛，可以增加石墨的润湿性，提高其对水合盐的吸附作用，达到提高储热密度和降低相分离的效果。改性Ba(OH)2·8H2O中添加少量纳米铜颗粒(粒径50nm)为0.5％，Na2SiO3·5H2O为1.0％，可以降低相分离，提高储热材料的热稳定性。
本发明的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，材料包括复合储热材料和粘结剂；复合储热材料组成为改性膨胀石墨和改性八水合氢氧化钡；改性膨胀石墨为结构支撑和传热强化材料；改性八水合氢氧化钡为相变储热材料。
本发明的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法为：
(1)原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为10～20％；改性八水合氢氧化钡为80～90％；粘结剂为甲基纤维素，其占膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的1％～3％。
(2)改性膨胀石墨的制备：将5.00g的膨胀石墨加入500mL的水中，经过超声分散30min后取出，然后在105℃的烘箱中进行干燥24h待用。将预处理好的膨胀石墨放入原子层沉积***的腔体中，以四(二甲氨基)钛为沉积源，以臭氧为清洗源，沉积温度为150℃，通过控制循环次数得到沉积氧化钛厚度为5～20nm的改性膨胀石墨。
(3)改性八水合氢氧化钡的制备：纯八水合氢氧化钡占98.5％，纳米铜颗粒(粒径50nm)为0.5％，Na2SiO3·5H2O为1.0％。将上述材料一起放入烧杯，经过机械搅拌得到改性八水合氢氧化钡。
(4)制备工艺：将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用定型复合相变材料。
下面举出几个实施例对本发明做进一步说明，而不是限定本发明。
实施例1：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为10％；改性八水合氢氧化钡为90％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的3％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为5nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为224J/g，导热仪测得的热导率为4.1W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为187J/g，导热仪测得的热导率为3.6W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例2：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为10％；改性八水合氢氧化钡为90％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的3％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为10nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为228J/g，导热仪测得的热导率为4.4W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为191J/g，导热仪测得的热导率为3.8W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例3：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为10％；改性八水合氢氧化钡为90％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的3％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为20nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为237J/g，导热仪测得的热导率为4.7W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为212J/g，导热仪测得的热导率为4.2W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例4：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为15％；改性八水合氢氧化钡为85％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的1％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为5nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为213J/g，导热仪测得的热导率为4.8W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为170J/g，导热仪测得的热导率为3.2W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例5：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为15％；改性八水合氢氧化钡为85％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的1％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为10nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为218J/g，导热仪测得的热导率为4.9W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为173J/g，导热仪测得的热导率为3.5W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例6：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为15％；改性八水合氢氧化钡为85％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的1％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为20nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为224J/g，导热仪测得的热导率为5.1W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为176J/g，导热仪测得的热导率为3.7W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例7：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为20％；改性八水合氢氧化钡为80％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的2％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为5nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为208J/g，导热仪测得的热导率为5.1W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为162J/g，导热仪测得的热导率为4.6W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例8：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为20％；改性八水合氢氧化钡为80％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的2％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为10nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为211J/g，导热仪测得的热导率为5.2W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为164J/g，导热仪测得的热导率为4.7W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。
实施例9：
原料组成的质量比为：改性膨胀石墨为20％；改性八水合氢氧化钡为80％；粘结剂为膨胀石墨和八水合氢氧化钡总质量的2％。膨胀石墨表面原子层沉积氧化钛厚度为20nm。
将改性膨胀石墨与改性八水合氢氧化钡进行机械搅拌混合，再将混合好的材料在炉子中以5℃/min的升温速率加热至90℃，保温约30min，关掉电源，随炉冷却，即制得复合相变储热材料。再与甲基纤维素进行机械搅拌，在压力机下进行压片成型即得中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料。本实施例中所得到的中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的储热密度为217J/g，导热仪测得的热导率为5.4W/(m.K)。经过30次循环后仍保持稳定的结构，储热密度为176J/g，导热仪测得的热导率为4.8W/(m.K)。该定型相变蓄热材料可用于中低温用储热。

Claims (9)

1.一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，材料包括复合储热材料和粘结剂；复合储热材料组成为改性膨胀石墨和改性八水合氢氧化钡；改性膨胀石墨为结构支撑和传热强化材料；改性八水合氢氧化钡为相变储热材料。
2.根据权利要求书1所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，改性膨胀石墨质量分数为复合储热材料质量分数的10～20％；改性八水合氢氧化钡为复合储热材料质量分数的80～90％；粘结剂为复合储热材料总质量的1％～3％。
3.根据权利要求书1所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，改性八水合氢氧化钡具有较大的储热能力和热循环稳定性，而改性膨胀石墨对八水合氢氧化钡具有更稳定的吸附作用和传热效果。
4.根据权利要求书1所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，所述改性膨胀石墨的制备方法如下：
(1)将膨胀石墨加入水中，经过超声分散后取出，然后在烘箱中干燥24h；
(2)将预处理好的膨胀石墨放入原子层沉积***的腔体中，以四(二甲氨基)钛为沉积源，以臭氧为清洗源，在膨胀石墨表面生成氧化钛，循环不同次数得到不同氧化钛沉积厚度的改性膨胀石墨。
5.根据权利要求书1所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，所述改性八水合氢氧化钡的制备方法为：
将纯八水合氢氧化钡、纳米铜颗粒和Na2SiO3·5H2O一起放入烧杯，经过搅拌得到改性八水合氢氧化钡。
6.根据权利要求书4所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，在膨胀石墨表面沉积的氧化钛沉积温度为150℃，沉积厚度为5～20nm。
7.根据权利要求书1所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，所述粘结剂为甲基纤维素，其质量为改性八水合氢氧化钡和改性膨胀石墨总质量的1～3％。
8.根据权利要求1-7任一项中所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料，其特征在于，其使用温度范围为60～120℃。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料的制备方法，其特征在于，将改性八水合氢氧化钡与改性膨胀石墨按照一定的质量比进行机械混合后装入烧杯，放入真空干燥箱进行真空熔融吸附，然后掺入粘结剂压片成型即得。
CN201910945497.7A 2019-09-30 2019-09-30 一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法 Active CN112574718B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910945497.7A CN112574718B (zh) 2019-09-30 2019-09-30 一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910945497.7A CN112574718B (zh) 2019-09-30 2019-09-30 一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112574718A true CN112574718A (zh) 2021-03-30
CN112574718B CN112574718B (zh) 2022-03-15

Family

ID=75117197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910945497.7A Active CN112574718B (zh) 2019-09-30 2019-09-30 一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112574718B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113480981A (zh) * 2021-07-01 2021-10-08 中国科学院上海应用物理研究所 一种高温相变储热元件的制备方法和由此形成的储热元件
CN114243164A (zh) * 2021-11-19 2022-03-25 中国民用航空飞行学院 电池安全防护组件、***和方法
CN114479775A (zh) * 2022-02-21 2022-05-13 重庆大学 一种热化学吸附储热复合材料及其应用
CN114574172A (zh) * 2021-12-28 2022-06-03 佛山科学技术学院 一种生物炭/氢氧化锂复合材料及其制备方法
CN114656939A (zh) * 2022-05-10 2022-06-24 华南理工大学 一种具有各向异性热导率的膨胀石墨基复合相变材料及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104531077A (zh) * 2015-01-27 2015-04-22 云南师范大学 膨胀石墨基水合盐复合固-固相变储能材料的制备方法
CN105492566A (zh) * 2013-08-29 2016-04-13 得克萨斯***大学董事会 蓄热单元、其组合物及其制备和使用方法
WO2016073117A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 Baker Hughes Incorporated Methods for preparing anti-friction coatings
CN106340626A (zh) * 2016-10-05 2017-01-18 复旦大学 一种高容量储锂氧化物纳米薄膜复合膨胀石墨材料及其制备方法
WO2017091271A2 (en) * 2015-09-03 2017-06-01 Navitas Systems, Llc Cathode and cathode materials for lithium sulfur batteries
CN106947434A (zh) * 2017-04-14 2017-07-14 华南理工大学 一种水合盐‑改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法
CN106967390A (zh) * 2017-03-30 2017-07-21 华南理工大学 一种低温无机复合相变储热材料及其制备方法
CN107419819A (zh) * 2017-08-29 2017-12-01 华南理工大学 一种含有双层相变材料板的储能建筑墙体结构
CN107828382A (zh) * 2017-11-27 2018-03-23 天津锐锟科技有限公司 一种复合固‑固相变储热材料及其制备方法
CN110093144A (zh) * 2019-06-11 2019-08-06 上海交通大学 一种钡基水合盐定形相变材料及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105492566A (zh) * 2013-08-29 2016-04-13 得克萨斯***大学董事会 蓄热单元、其组合物及其制备和使用方法
WO2016073117A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 Baker Hughes Incorporated Methods for preparing anti-friction coatings
CN104531077A (zh) * 2015-01-27 2015-04-22 云南师范大学 膨胀石墨基水合盐复合固-固相变储能材料的制备方法
WO2017091271A2 (en) * 2015-09-03 2017-06-01 Navitas Systems, Llc Cathode and cathode materials for lithium sulfur batteries
CN106340626A (zh) * 2016-10-05 2017-01-18 复旦大学 一种高容量储锂氧化物纳米薄膜复合膨胀石墨材料及其制备方法
CN106967390A (zh) * 2017-03-30 2017-07-21 华南理工大学 一种低温无机复合相变储热材料及其制备方法
CN106947434A (zh) * 2017-04-14 2017-07-14 华南理工大学 一种水合盐‑改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法
CN107419819A (zh) * 2017-08-29 2017-12-01 华南理工大学 一种含有双层相变材料板的储能建筑墙体结构
CN107828382A (zh) * 2017-11-27 2018-03-23 天津锐锟科技有限公司 一种复合固‑固相变储热材料及其制备方法
CN110093144A (zh) * 2019-06-11 2019-08-06 上海交通大学 一种钡基水合盐定形相变材料及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113480981A (zh) * 2021-07-01 2021-10-08 中国科学院上海应用物理研究所 一种高温相变储热元件的制备方法和由此形成的储热元件
CN113480981B (zh) * 2021-07-01 2023-03-14 中国科学院上海应用物理研究所 一种高温相变储热元件的制备方法和由此形成的储热元件
CN114243164A (zh) * 2021-11-19 2022-03-25 中国民用航空飞行学院 电池安全防护组件、***和方法
CN114243164B (zh) * 2021-11-19 2024-04-26 中国民用航空飞行学院 电池安全防护组件、***和方法
CN114574172A (zh) * 2021-12-28 2022-06-03 佛山科学技术学院 一种生物炭/氢氧化锂复合材料及其制备方法
CN114479775A (zh) * 2022-02-21 2022-05-13 重庆大学 一种热化学吸附储热复合材料及其应用
CN114656939A (zh) * 2022-05-10 2022-06-24 华南理工大学 一种具有各向异性热导率的膨胀石墨基复合相变材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112574718B (zh) 2022-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112574718B (zh) 一种中低温用水合盐/改性膨胀石墨定型相变蓄热材料及其制备方法
Mehrali et al. Simultaneous solar-thermal energy harvesting and storage via shape stabilized salt hydrate phase change material
Lv et al. Review on clay mineral-based form-stable phase change materials: Preparation, characterization and applications
Yu et al. Review on form-stable inorganic hydrated salt phase change materials: Preparation, characterization and effect on the thermophysical properties
Li et al. Review on tailored phase change behavior of hydrated salt as phase change materials for energy storage
Xiao et al. The shape-stabilized light-to-thermal conversion phase change material based on CH3COONa· 3H2O as thermal energy storage media
Xiao et al. Solar thermal energy storage based on sodium acetate trihydrate phase change hydrogels with excellent light-to-thermal conversion performance
Zhang et al. Encapsulation of inorganic phase change thermal storage materials and its effect on thermophysical properties: a review
Liu et al. Properties and applications of shape-stabilized phase change energy storage materials based on porous material support—A review
Zhang et al. Thermal properties of a new type of calcium chloride hexahydrate-magnesium chloride hexahydrate/expanded graphite composite phase change material and its application in photovoltaic heat dissipation
Jin et al. Preparation and characterization of capric-stearic acid/montmorillonite/graphene composite phase change material for thermal energy storage in buildings
Sun et al. A review on thermal energy storage with eutectic phase change materials: Fundamentals and applications
Liu et al. Experimental investigation on micro-scale phase change material based on sodium acetate trihydrate for thermal storage
Fang et al. Experimental investigation of high performance composite phase change materials based on sodium acetate trihydrate for solar thermal energy storage
Zhang et al. Microinfiltration of Mg (NO3) 2· 6H2O into g-C3N4 and macroencapsulation with commercial sealants: A two-step method to enhance the thermal stability of inorganic composite phase change materials
Ao et al. Stearic acid/expanded graphite composite phase change material with high thermal conductivity for thermal energy storage
CN106905928B (zh) 具有超高热导率的封装式相变储能复合材料及其加工工艺
Yang et al. Design of diatomite‐based hydrated salt composites with low supercooling degree and enhanced heat transfer for thermal energy storage
Wang et al. An experimental study in full spectra of solar-driven magnesium nitrate hexahydrate/graphene composite phase change materials for solar thermal storage applications
Man et al. Review on the thermal property enhancement of inorganic salt hydrate phase change materials
Yan et al. Construction strategies and thermal energy storage applications of shape‐stabilized phase change materials
CN103351850A (zh) 一种应用于热泵热水器的相变储热材料及其制备方法
CN105038720A (zh) 一种可高效利用太阳能的定形相变复合材料及其制备方法
CN106867466A (zh) 利用粉煤灰和水合无机盐合成无机相变储能材料的方法
Zhang et al. Preparation and characterization of form-stable phase-change materials with enhanced thermal conductivity based on nano-Al2O3 modified binary fatty acids and expanded perlite

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant