CN102390948A - 一种复合相变储能材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料领域，涉及一种复合相变储能材料及其制备方法，本发明以来源广、成本低、环保和多孔性的稻壳灰为骨料，吸附用石蜡制备的相变材料后得到复合相变储能材料，制备方法是将液体石蜡与固体石蜡热熔混合后得到的质量百分比为30～50％的相变材料加入质量百分比为50～70％的稻壳灰中混合均匀后即得。该复合相变储能材料的生产成本低，制备工艺简单，材料具有相变潜热大、性能稳定、无毒无腐蚀性的优点，相变温度为28～31℃，相变潜热大于10kJ/kg。

Description

一种复合相变储能材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种利用稻壳灰制备的相变温度为30℃左右的相变储能材料及其制备方法。

背景技术

我国建筑能耗约占全国总能耗的27.8％。随着经济的快速发展以及人们生活水平的日益提高，人们对室内环境舒适度的要求也越来越高，而将室温维持在20℃～25℃是保持室内环境舒适度的关键因素。为达到这一标准，人们通过利用空调和供暖系统来调节温度，随之会造成建筑能耗大幅度增加和能源消耗过快、环境污染加剧等问题。因此，如何通过节能、环保手段保持室内环境的舒适度已经成为建筑设计以及节能领域的热点问题。

在众多的建筑节能方法中，外墙保温和内墙保温建筑材料得到广泛应用，但保温建筑材料虽然可以降低能量的消耗，但是材料本身的热容量有限，不能充分将能量进行储存和利用，因而节能能力有限。而近年来新出现的相变储能材料逐渐成为建筑节能的新宠，若将相变材料吸附于多孔建筑材料中，可制备成相变储能建筑材料，既具有相变材料的潜热特性，又具有建筑材料的力学性能。现有的相变储能材料种类少、成本高，且相变潜热小、热稳定性差，还带有较强的腐蚀性，使其在建筑及生活领域难以推广，因此成本低、工艺简单、相变潜热大、无毒无腐蚀性的高性能相变储能材料开发已经势在必行。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足，本发明的首要目的是充分利用稻壳灰的来源广、成本低、环保和多孔性的优点，提供一种以稻壳灰为骨料制备的复合相变储能材料。该复合相变储能材料生产成本低，具有相变潜热大、性能稳定、无毒无腐蚀性的优点，相变温度在30℃左右。

本发明的又一目的是提供上述复合相变储能材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种复合相变储能材料，该材料由质量百分比为50～70％的稻壳灰和质量百分比为30～50％的相变材料制备而成，优选由质量百分比为50％稻壳灰和质量百分比为50％的相变材料制备而成。

所述稻壳灰为孔洞尺度在10～15μm，呈疏松蜂窝状的稻壳灰，其比表面积约为55×10⁴cm²/g。

所述相变材料由质量比为7∶2～8∶1的液体石蜡与52#固体石蜡，或质量比为7∶2～8∶1的27#液体石蜡与52#固体石蜡混合制备而成。所述液体石蜡与52#固体石蜡的质量比优选为4∶1；所述27#液体石蜡与52#固体石蜡的质量比优选为4∶1。

上述复合相变储能材料的制备方法包括以下操作步骤：

(1)制备相变材料：将所述质量比的液体石蜡与固体石蜡在45～50℃下热熔混合，直至完全熔化为液态，得到相变材料。

(2)制备复合相变储能材料：在温度为45～50℃的水浴中，将步骤(1)中的液态相变材料按所述质量百分比加入稻壳灰中，同时不断搅拌，至混合物呈均一液态，晃动烧杯有明显液体流动痕迹。

本发明的原理是：本发明以稻壳灰作为相变储能骨料，吸附用石蜡制备的相变材料制备得到一种高效节能的复合相变储能材料。该材料材性优异，稻壳灰内外表面之间是一个夹层，夹层由纵横交错的板片构成，呈疏松的蜂窝状，含有大量孔洞，稻壳灰吸附了相变材料之后，仍遵循相变材料的变化规律。

相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明充分利用了稻壳灰，不仅大大降低了产品的成本，而且变废为宝，实现了稻壳灰的资源综合化利用。

(2)制备的复合相变储能材料相变温度为28～31℃，相变潜热大于10KJ/Kg，无毒无腐蚀性，且相变过程可逆，由于其相变温度正处于人体舒适温度，若此相变材料用于墙材中，室内温度将会一直处于此水平，不会随外界温度变化而变化，从而减少制冷、供暖引起的建筑能耗。

(3)该材料具有轻质、节能保温的特性，主要应用于墙材中，可将其作为骨料制备墙板夹芯，或将其直接掺入混凝土，可广泛用于各种节能领域，十分符合当今世界节能、节地、循环经济和低碳经济的产业发展方向。

附图说明

图1为实施例1制备的复合相变储能材料的DSC曲线。

图2为实施例2制备的复合相变储能材料的DSC曲线。

图3为实施例3制备的复合相变储能材料的DSC曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)制备相变材料：称取200g液体石蜡和50g 52#固体石蜡在45℃下热熔混合，直至完全熔化为液体状态，得到相变材料。

(2)制备复合相变储能材料：称取250g稻壳灰，在温度为45℃的水浴中，将步骤(1)中的相变材料加入稻壳灰中，同时不断搅拌，直至晃动烧杯有明显液体流动痕迹。

制得的复合相变储能材料相变温度为29.4℃，相变潜热为14.21KJ/Kg，图1为所得复合相变储能材料的DSC曲线图，图中曲线的拐点对应的温度即为所得材料的相变温度，而水平线与曲线围成的峰面积即为相变潜热。

实施例2

(1)制备相变材料：称取200g 27#液体石蜡、50g 52#固体石蜡在50℃下热熔混合，直至完全熔化为液体状态，得到相变材料。

(2)制备复合相变储能材料：称取250g稻壳灰，在温度为50℃的水浴中，将步骤(1)中的相变材料加入稻壳灰中，同时不断搅拌，直至晃动烧杯有明显液体流动痕迹。

制得的相变储能材料相变温度为30.4℃，相变潜热为13.54KJ/Kg，图2为制得的复合相变储能材料的DSC曲线。

实施例3

(1)制备相变材料：称取120g 27#液体石蜡、30g 52#固体石蜡在45℃下进行热熔混合，直至完全熔化为液体状态，得到相变材料。

(2)制备复合相变储能材料：称取350g稻壳灰，在温度为45℃的水浴中，将步骤(1)中相变材料加入稻壳灰中，同时不断搅拌，直至晃动烧杯有明显液体流动痕迹。

制得的相变储能材料相变温度为31.0℃，相变潜热为11.28KJ/Kg，图3为制得的复合相变储能材料的DSC曲线。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的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)

1.一种复合相变储能材料，其特征在于：该材料由质量百分比为50～70％的稻壳灰和质量百分比为30～50％的相变材料制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种复合相变储能材料，其特征在于：该材料由质量百分比为50％的稻壳灰和质量百分比为50％的相变材料制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种复合相变储能材料，其特征在于：所述稻壳灰为孔洞尺度在10～15μm的稻壳灰。

4.根据权利要求1所述的一种复合相变储能材料，其特征在于：所述相变材料由质量比为7∶2～8∶1的液体石蜡与52#固体石蜡，或由质量比为7∶2～8∶1的27#液体石蜡与52#固体石蜡混合制备而成。

5.根据权利要求4所述的一种复合相变储能材料，其特征在于：所述液体石蜡与52#固体石蜡的质量比为4∶1，所述27#液体石蜡与52#固体石蜡的质量比为4∶1。

6.根据权利要求1所述的一种复合相变储能材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)制备相变材料：将所述质量比的液体石蜡与固体石蜡在45～50℃下热熔混合，直至完全熔化为液态，得到相变材料；

(2)制备复合相变储能材料：在温度为40～45℃的水浴中，将步骤(1)中的相变材料按所述质量百分比加入稻壳灰中，同时不断搅拌，至混合物呈均一液态，得到复合相变储能材料。

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