CN101880521B - 有机无机相结合的微封装复合相变储能材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料及其制备方法，该复合相变储能材料包括无机壳材料和设置在无机壳材料内的有机相变储能材料。制法包括：制备出有机石蜡相变储能材料的乳状液；制备出无机二氧化硅溶胶溶液；将制得的无机二氧化硅溶胶溶液逐滴加入到上述有机石蜡相变储能材料的乳状液中，并旋转、搅拌该混合溶液，将得到的复合相变储能材料真空干燥，获得无机二氧化硅封装的有机石蜡相变储能材料。本发明解决了储能材料液相泄漏和腐蚀问题。无过冷和相分离现象，无毒、无腐蚀性，性能稳定，同时具有较好的阻燃性。
Description
技术领域
本发明涉及一种微封装复合储能材料，具体地说是一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料及其制备方法。
背景技术
节能与环保是能源利用领域中最重要的课题，利用相变材料的相变潜热进行能量的储存是一项新型环保节能技术。相变材料在其本身发生相变的过程中，吸收环境的热量，并在需要时向环境放出热量，从而达到控制周围环境温度和节能的目的。它在制冷空调、建筑节能、太阳能利用、热能回收等领域都有广泛的应用前景。
相变储能材料是一种熔化时吸热、凝结时放热的材料。目前常用的相变储能材料主要包括无机物和有机物两大类。绝大多数无机物相变储能材料具有腐蚀性而且在相变过程中具有过冷和相分离的缺点，影响了其储能能力；而有机物相变储能材料不仅腐蚀性小、在相变过程中几乎没有相分离的缺点，且化学性能稳定、价格便宜。但有机相变储能材料普遍存在导热系数低和可燃性的缺点，致使其在储能系统的应用中传热性能差、储能效率低，从而降低了系统的性能。
发明内容
针对上述无机物和有机物两大类储能材料存在的种种不足，本发明的目的是提供一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料及其制备方法。该相变储能材料将有机相变储能材料用无机壳材料封装起来，制备成有机/无机微封装复合相变储能材料，它强化了储、放热过程的传热，解决了储能材料液相泄漏和腐蚀问题。该储能材料的相变温度为48-60℃，相变潜热为130-170kJ/kg，无过冷和相分离现象，无毒、无腐蚀性，性能稳定，同时具有较好的阻燃性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料，其特征在于：该复合相变储能材料包括无机壳材料和设置在无机壳材料内的有机相变储能材料。
本发明中，所述无机壳材料是无机二氧化硅壳材料；有机相变储能材料是有机石蜡相变储能材料。
一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)将5-25克石蜡有机相变储能材料、50-250毫升蒸馏水和0.1-0.5克十二烷基硫酸钠分别加入到烧杯中，旋转、搅拌该混合溶液，制备出有机石蜡相变储能材料的乳状液；
2)将30-50克正硅酸己酯、30-50克无水乙醇和70-90克蒸馏水分别加入到另一个烧杯中，并向烧杯中滴入盐酸将该混合物的PH值调节到2-3，旋转、搅拌该混合溶液，制备出无机二氧化硅溶胶溶液；
3)将制得的无机二氧化硅溶胶溶液逐滴加入到上述有机石蜡相变储能材料的乳状液中，并旋转、搅拌该混合溶液，将得到的复合相变储能材料真空干燥，获得无机二氧化硅封装的有机石蜡相变储能材料。
本发明步骤1)中，可以在1000转/分钟的转速下搅拌该混合溶液2小时，温度控制在70℃。步骤2)中，可以在600转/分钟的转速下搅拌该混合物30分钟，温度控制在50℃。PH值调节到2.5左右。步骤3)中，可以在500转/分钟的转速下搅拌该混合溶液5小时，温度控制在80℃。将得到的复合相变储能材料在真空干燥箱中干燥20小时，干燥箱的温度控制在50℃。
与现有技术相比，本发明其显著优点是：
(1)有机相变储能材料被封装在无机壳材料内，可以提高该复合相变储能材料的导热性能和热稳定性，同时具有较好的阻燃性。
(2)该有机/无机微封装复合相变储能材料无毒、无腐蚀性，无过冷和相分离现象，相变体积变化小，性能稳定，可长期使用。
(3)该有机/无机微封装复合相变储能材料制备成本较低，具有较好的可操作性。
具体实施方式
实施例1
一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料，该复合相变储能材料包括无机二氧化硅壳材料和设置在无机二氧化硅壳材料内的有机石蜡相变储能材料。
上述有机无机相结合的微封装复合相变储能材料制法如下：
将10克石蜡有机相变储能材料、100毫升蒸馏水和0.2克十二烷基硫酸钠分别加入到烧杯中，在1000转/分钟的转速下搅拌该混合溶液2小时，其温度控制在70℃。制备出有机石蜡相变储能材料的乳状液。
将40克正硅酸己酯、40克无水乙醇和80克蒸馏水分别加入到另一个烧杯中，并向烧杯中滴入少许盐酸将该混合物的PH值调节到2.5左右，在600转/分钟的转速下搅拌该混合物30分钟，其温度控制在50℃。制备出无机二氧化硅溶胶溶液。
将制得的二氧化硅溶胶溶液通过滴液漏斗一滴一滴地加入到上述的有机石蜡相变储能材料的乳状液中，并在500转/分钟的转速下搅拌该混合溶液5小时，其温度控制在80℃。将得到的复合相变储能材料在真空干燥箱中干燥20小时，干燥箱的温度控制在50℃。获得无机二氧化硅封装的有机石蜡相变储能材料。
经测定该复合相变储能材料凝固温度为58.2℃、熔化温度为48.9℃，相变潜热为130.8kJ/kg。
实施例2
又一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料，该复合相变储能材料包括无机二氧化硅壳材料和设置在无机二氧化硅壳材料内的有机石蜡相变储能材料。
上述有机无机相结合的微封装复合相变储能材料制法如下：
将15克石蜡有机相变储能材料、150毫升蒸馏水和0.3克十二烷基硫酸钠分别加入到烧杯中，在1000转/分钟的转速下搅拌该混合溶液2小时，其温度控制在70℃。制备出有机石蜡相变储能材料的乳状液。
将30克正硅酸己酯、30克无水乙醇和70克蒸馏水分别加入到另一个烧杯中，并向烧杯中滴入少许盐酸将该混合物的PH值调节到2.5左右，在600转/分钟的转速下搅拌该混合物30分钟，其温度控制在50℃。制备出无机二氧化硅溶胶溶液。
将制得的二氧化硅溶胶溶液通过滴液漏斗一滴一滴地加入到上述的有机石蜡相变储能材料的乳状液中，并在500转/分钟的转速下搅拌该混合溶液5小时，其温度控制在80℃。将得到的复合相变储能材料在真空干燥箱中干燥20小时，干燥箱的温度控制在50℃。获得无机二氧化硅封装的有机石蜡相变储能材料。
经测定该复合相变储能材料凝固温度为57.9℃、熔化温度为48.3℃，相变潜热为146.8kJ/kg。
实施例3
又一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料，该复合相变储能材料包括无机二氧化硅壳材料和设置在无机二氧化硅壳材料内的有机石蜡相变储能材料。
上述有机无机相结合的微封装复合相变储能材料制法如下：
将20克石蜡有机相变储能材料、200毫升蒸馏水和0.4克十二烷基硫酸钠分别加入到烧杯中，在1000转/分钟的转速下搅拌该混合溶液2小时，其温度控制在70℃。制备出有机石蜡相变储能材料的乳状液。
将50克正硅酸己酯、50克无水乙醇和90克蒸馏水分别加入到另一个烧杯中，并向烧杯中滴入少许盐酸将该混合物的PH值调节到2.5左右，在600转/分钟的转速下搅拌该混合物30分钟，其温度控制在50℃。制备出无机二氧化硅溶胶溶液。
将制得的二氧化硅溶胶溶液通过滴液漏斗一滴一滴地加入到上述的有机石蜡相变储能材料的乳状液中，并在500转/分钟的转速下搅拌该混合溶液5小时，其温度控制在80℃。将得到的复合相变储能材料在真空干燥箱中干燥20小时，干燥箱的温度控制在50℃。获得无机二氧化硅封装的有机石蜡相变储能材料。
经测定该复合相变储能材料凝固温度为58.3℃、熔化温度为48.4℃，相变潜热为165.7kJ/kg。
本发明将有机相变储能材料封装在无机壳材料内，可以提高该复合相变储能材料的导热性能和热稳定性，同时具有较好的阻燃性。有机无机相结合的微封装复合相变储能材料无毒、无腐蚀性，无过冷和相分离现象，相变体积变化小，性能稳定，可长期使用。有机无机相结合的微封装复合相变储能材料制备成本较低，具有较好的可操作性。
Claims (5)
1.一种有机无机相结合的微封装复合相变储能材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)将5-25克石蜡有机相变储能材料、50-250毫升蒸馏水和0.1-0.5克十二烷基硫酸钠分别加入到烧杯中，旋转、搅拌该混合溶液，制备出有机石蜡相变储能材料的乳状液；
2)将30-50克正硅酸己酯、30-50克无水乙醇和70-90克蒸馏水分别加入到另一个烧杯中，并向烧杯中滴入盐酸将该混合物的pH值调节到2-3，旋转、搅拌该混合溶液，制备出无机二氧化硅溶胶溶液；
3)将制得的无机二氧化硅溶胶溶液逐滴加入到上述有机石蜡相变储能材料的乳状液中，并旋转、搅拌该混合溶液，将得到的复合相变储能材料真空干燥，获得无机二氧化硅封装的有机石蜡相变储能材料。
2.根据权利要求1所述的有机无机相结合的微封装复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，在1000转/分钟的转速下搅拌该混合溶液2小时，温度控制在70℃。
3.根据权利要求1所述的有机无机相结合的微封装复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，在600转/分钟的转速下搅拌该混合物30分钟，温度控制在50℃。
4.根据权利要求1所述的有机无机相结合的微封装复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，在500转/分钟的转速下搅拌该混合溶液5小时，温度控制在80℃。
5.根据权利要求1所述的有机无机相结合的微封装复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：将得到的复合相变储能材料在真空干燥箱中干燥20小时，干燥箱的温度控制在50℃。
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