CN101928551A - 高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法 - Google Patents

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季宝华
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Abstract

本发明公开了一种高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法。相变储能复合材料采用多孔材料作为基体材料，再浸渗饱和直链烷醇相变材料构成。多孔材料采用多孔石墨、蒙脱土、活性碳、膨胀珍珠岩、煅烧高岭土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨胀材料及其混合物，直链醇采用C12～C16的饱和直链烷醇及其混合物。与现有的复合相变储能材料相比，高碳醇共混复合相变储能材料具有相变温度接近室温、相变焓较高、复合增效明显等优点，可有效促进复合相变储能材料在诸多领域的应用。生产、使用高碳醇共混复合相变储能材料没有“三废”排放，对人、畜以及环境均不会造成危害、污染，有利于大规模推广应用。

Description

高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法
一技术领域
本发明涉及高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法，即适用于以多孔石墨、蒙脱土、活性碳、膨胀珍珠岩、煅烧高岭土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨胀材料及其混合物为多孔材料，以C12～C16的直链高碳醇(高级脂肪醇)及其混合物为相变材料，制备复合相变储能材料的场合。本发明属于储能复合材料领域。
二背景技术
在储能技术的研究中，相变材料(Phase change materials，PCMs)因其具有储能密度大、储能能力大、温度恒定、过程易控制、可以多次重复使用等优点，成为国内外能源利用和材料科学方面研究的热点。相变材料主要包括无机PCMs、有机PCMs和复合PCMs三类，无机类PCMs主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCMs主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；近年来，复合相变储能材料应运而生，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储能材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。因此，研制复合相变储能材料已成为储能材料领域的重点研究课题。
相变储能技术于20世纪60年代在美欧等西方国家发展起来。随着载人空间技术的迅速发展，美国宇航局(NASA)大力发展了PCMs热控技术。而相变储能材料作为一种高效率的热能储存介质，很快得到了各界的重视并迅速发展起来。目前，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军事工程、储热建筑等众多领域都具有重要的应用价值和广阔的前景。
我国在相变储能材料方面的研究起步较晚，对储能材料的理论和应用研究还比较薄弱，但近年来进展迅速，取得了一定成果，如中国专利CN 1294229C公开了一种多孔石墨与有机相变材料制备而成的相变储能复合材料及其制备方法、中国专利CN 101139181A公开了一种有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺、中国专利CN 101348708A公开了一种有机无机复合相变材料的制备方法。
本发明与上述发明不同之处在于，使用相容性更好的C12～C16的直链高碳醇同系物作为有机相变材料，与无机多孔材料进行复合得到相变储能材料。
三发明内容
本发明的目的在于提供一种耐热温度高、热稳定性好、无蒸汽压、环境友好、有利于大规模工业化生产的C12～C16的直链高碳醇复合相变储能材料及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法，采用多孔材料作为基体材料，再浸渗室温C12～C16的直链高碳醇相变材料构成复合型相变储能材料。
本发明提出的C12～C16的直链高碳醇复合相变储能材料的多孔材料采用多孔石墨、蒙脱土、活性碳、膨胀珍珠岩、煅烧高岭土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨胀材料及其混合物之一种。
本发明提出的高碳醇复合相变储能材料的离子液体采用C12～C16的饱和直链烷醇及其混合物之一种。
上述离子液体复合相变储能材料的制备方法，是采用C12～C16的直链高碳醇对多孔材料的浸渗，可采用下述二种浸渗方法之一种：
(1)普通浸渗：在50～100℃条件下，将多孔材料浸泡在相变材料中，浸泡时间为30分钟～24小时，浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料；
(2)真空浸渗：在50～100℃条件下，先用抽真空的方法抽除多孔材料中的空气，使真空度不低于0.095MPa，在真空环境下用相变材料浸泡多孔材料，浸泡时间为10分钟～2小时，然后，在常压下继续浸泡5分钟～2小时，浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。与普通浸渗方法相比，真空浸渗方法生产效率高、浸渗效果好、相变性能及稳定性好，但生产设备、浸渗技术要求较高。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)本发明为C12～C16的直链高碳醇复合相变储能材料及其制备方法，由于高碳醇为同系物，相容性好，共混后材质均匀稳定，与多孔材料的复合简单方便，且增效明显；
(2)C12～C16的直链高碳醇的蒸汽压很低，没有挥发性，生产、使用复合相变储能材料没有“三废”排放，对人、畜以及环境均不会造成危害、污染，有利于大规模推广应用。
四附图说明
附图是本发明高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法的流程图。
五具体实施方式
以下通过实施例详述本发明，这些实施例只为清楚公开本发明，不作为对本发明的限制。
实施例1
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)和120克膨胀珍珠岩，70℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将膨胀珍珠岩浸泡在直链高碳醇中1小时。去除真空后继续浸泡5分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。经热重分析测试，该复合相变材料的起始相变温度为20.96℃，相变结束温度为34.88℃，相变潜热142.4J/g。由单纯的正十二醇-十六醇相变材料测得相变潜热为240.5J/g，按照与珍珠岩1∶1.2的比例复合，理论上复合相变材料的相变焓应为109.3J/g，而实际上测得是142.4J/g，表明膨胀珍珠岩对此C12～C16的直链高碳醇共混物具有增效作用，增效约23.2％，节约了能耗。
实施例2
在普通反应釜中，加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)，采用普通浸渗方法，100℃下，边搅拌边加入80克膨胀珍珠岩，使多孔材料浸泡在C12～C16的直链高碳醇中30分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例3
在普通反应釜中，加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)，采用普通浸渗方法，50℃下，边搅拌边加入100克多孔石墨，使多孔材料浸泡在C12～C16的直链高碳醇中24小时。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例4
在普通反应釜中，加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)，采用普通浸渗方法，80℃下，边搅拌边加入80克膨胀珍珠岩，使多孔材料浸泡在C12～C16的直链高碳醇中12小时。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例5
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C14的直链高碳醇共混物(60克正十二醇和40克十四醇)和0.8克膨胀珍珠岩，50℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将膨胀珍珠岩浸泡在直链高碳醇中10分钟。去除真空后继续浸泡2小时。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例6
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)和200克膨胀珍珠岩，100℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将膨胀珍珠岩浸泡在直链高碳醇中10分钟。去除真空后继续浸泡30分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例7
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)和90克活性炭，70℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将活性炭浸泡在直链高碳醇中60分钟。去除真空后继续浸泡90分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例8
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)和110克蒙脱土，80℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将蒙脱土浸泡在直链高碳醇中15分钟。去除真空后继续浸泡5分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例9
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)和120克凹凸棒土，90℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将凹凸棒土浸泡在直链高碳醇中15分钟。去除真空后继续浸泡5分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
实施例10
在真空反应釜中，边搅拌边加入100克C12～C16的直链高碳醇共混物(70克正十二醇和30克十六醇)和120克煅烧高岭土，70℃下采用真空浸渗方法，打开抽气阀使真空反应釜的真空度不低于0.095Mpa，将煅烧高岭土浸泡在直链高碳醇中30分钟。去除真空后继续浸泡15分钟。浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。

Claims (5)

1.一种高碳醇共混复合相变储能材料及其制备方法，其特征在于：采用多孔材料作为基体材料，再浸渗C12～C16高级脂肪醇相变材料构成。
2.根据权利要求1所述的高碳醇共混复合相变储能材料，其特征在于：多孔材料采用多孔石墨、蒙脱土、活性碳、膨胀珍珠岩、煅烧高岭土、海泡石、凹凸棒土、粉煤灰膨胀材料及其混合物之一种。
3.根据权利要求1所述的高碳醇共混复合相变储能材料，其特征在于：相变材料采用C12～C16高级脂肪醇及其混合物之一种。
4.根据权利要求1所述的高碳醇共混复合相变储能材料，其特征在于：相变材料与多孔材料的质量比为1：0.8～2.0。
5.根据权利要求1所述的高碳醇共混复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：相变材料对多孔材料的浸渗，采用下述方法之一种：
(1)普通浸渗：在50～100℃条件下，将多孔材料浸泡在相变材料中，浸泡时间为30分钟到24小时，浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料；
(2)真空浸渗：在50～100℃条件下，先用抽真空的方法抽除多孔材料中的空气，使真空度不低于0.095MPa，在真空环境下用相变材料浸泡多孔材料，浸泡时间为10分钟～2小时，然后，在常压下继续浸泡5分钟～2小时，浸泡后冷却至室温，取出复合相变储能材料。
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