CN102766440B - 一种绿色建筑用高容量热储能复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色建筑用高容量热储能复合材料，其是由仿生毛细管、无纺布或碳纤维膜中的一种、铝箔真空封装的高容量热储能材料、平板式高导热材料所组成；所述的高容量热储能材料由以下质量份数的原料组成：480-520份的氯化石蜡、80-120份的金属化合物、380-420份的非金属添加剂、3800-4200份的石墨；所述的平板式高导热材料为天然石墨板。本发明制备的复合材料的储热密度大，能够通过相变在恒温条件下吸收或释放大量的热能；稳定性好，不易发生离析现象；无毒、无腐蚀、不易燃易爆，且价格较低廉；导热系数大，能量可以及时的储存或取出，导热系数可以达到610-617W/m·K；不同状态间转化时，材料体积变化小；具有合适的使用温度；生产成本低。

Description

一种绿色建筑用高容量热储能复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种绿色建筑用高容量热储能复合材料及其制备方法。
背景技术
现行的储热方式主要有：显热，潜热（相变）和化学反应热储热3种方式。显热储热技术是发展最早、最为成熟的技术，且其储热装置运行和管理也较为方便；潜热储热密度较高，而且储、放热过程近似恒温，特别是固液相变储热，储热系统效率较高，体积较小；化学储热是利用可逆化学反应的反应热来进行储热的，这种储热方式虽然具有储热密度大等独特优点，但技术复杂并且使用不便，对系统及设备要求较高，目前仅在少数领域受到重视。
目前，化学储热主要用在蓄电池上。蓄电池作为一种储热设备，具有电压稳定、供电可靠、移动方便等优点，应用前景非常广阔：在供电系统、交通工具、航天、通讯设备、电子产品上使用的比较多。
考虑到当今的不同应用范围，例如供暖、保温和热水生产等，显热和潜热蓄热是两大主要蓄热技术。水和岩石的显热蓄热目前处于一个高度发达的阶段，但是显热蓄热存在储热密度较小，并且储热或放热时不能恒温等缺点。而潜热蓄热作为发展中的技术，由于自身的几项操作上的优点已被发现有很好的前景。
相变材料在相变过程中，会产生或者吸收热量，释放或者储存的热量称为相变热，相变材料在相变过程中温度保持不变，而释放或吸收的能量往往十分可观，冰溶解时，大概能够吸收335J/g的潜热，而冰完全熔化成水后，每升高1℃，其吸收的能量大概只有4J/g，利用相变材料在相变过程中可以储存或释放较多能量的特点，可以将其应用在较多领域中，例如在建筑领域中，通常会用到相变储能技术。
目前，发达国家已经将潜热储能材料应用太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、电子器件热保护、纺织服装、农业等众多领域，例如美国管道系统公司(Pipe System lnc.)应用CaCl2 .6H2O作为潜热储能材料制成贮热管，用来贮存太阳能和回收工业中的余热。该公司称100根长15cm、直径9cm的聚乙烯贮热管就能满足一个家庭所有房间的取暖需要。法国EIFUnion公司和美国的太阳能公司(SO-lar InC)用NaSO4 .10H2O作潜热材料来储存太阳能,也都是应用较成功的实例。日本专利报道，用NaSO4 .10H2O、NaCO3 .10H2O、CH3COONa. 3H2O作相变材料。用硼砂作过冷抑制剂，用交联聚丙烯酸钠作分相防止剂，制成在20℃相变的储能材料，该材料可用于园艺温室的保温。
现有技术中，利用相变储能材料依然需要关注以下问题：相变材料需要具有较大的相变潜热，可以反复循环使用，在发生相变时，体积变化要小，导热性要好，相变的可逆性也要好，所需的原料要做到廉价易得。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿色建筑用高容量热储能复合材料。
本发明所采取的技术方案是：
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料，其是由铝箔真空封装的高容量热储能材料、仿生毛细管、平板式高导热材料、无纺布或碳纤维膜中的一种所组成；所述的高容量热储能材料由以下质量份数的原料组成：480-520份的氯化石蜡、80-120份的金属化合物、380-420份的非金属添加剂、3800-4200份的石墨粉；所述的平板式高导热材料为天然石墨板。
所述的金属化合物为氧化铜、氧化亚铜中的至少一种。
所述的非金属添加剂为石蜡或其他固液相变材料。
金属化合物的目数为100-1000目。
石墨中的固定碳含量≥99.9%。
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将480-520份的氯化石蜡、80-120份的金属化合物、380-420份的非金属添加剂、3800-4200份的石墨粉混合均匀得混合物料；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空干压成型得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔连续真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、仿生毛细管、平板式高导热材料、碳纤维膜或无纺布中的一种进行叠层热压成型即可。
步骤1）中，混合物料的含水量为5-8wt%。
干压成型的压力为8-10MPa。
本发明的有益效果是：1、储热密度大，能够通过相变在恒温条件下吸收或释放大量的热能。2、稳定性好，不易发生离析现象。3、无毒、无腐蚀、不易燃易爆，且价格较低廉。4、导热系数大，能量可以及时的储存或取出，导热系数可以达到610-617 W/m·K。5、不同状态间转化时，材料体积变化小。6、具有合适的使用温度。7、生产成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将500份的氯化石蜡、100份的氧化铜（目数：300目）、400份的非金属添加剂58号全精炼石蜡、4000份的石墨（型号：BEG-4，固定碳含量99.9%），混合均匀得混合物料；所述的混合物料的含水量为5-8wt%；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空条件下（10-2Pa）干压成型（压力为8-10MPa）得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、毛细管网栅、天然石墨板、碳纤维膜进行依次叠层，热压成型即可，热压成型通过热压机完成，热压压力为10-12MPa、热压温度为155-165℃，保压时间为30-40min。
实施例2：
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将480份的氯化石蜡、80份的氧化铜（目数：300目）、380份的非金属添加剂58号全精炼石蜡、3800份的石墨（型号：BEG-4，固定碳含量99.9%），混合均匀得混合物料；所述的混合物料的含水量为5-8wt%；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空条件下（10-2Pa）干压成型（压力为8-10MPa）得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、毛细管网栅、天然石墨板、碳纤维膜进行依次叠层，热压成型即可，热压成型通过热压机完成，热压压力为10-12MPa、热压温度为155-165℃，保压时间为30-40min。
实施例3：
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将510份的氯化石蜡、120份的氧化铜（目数：300目）、405份的非金属添加剂58号全精炼石蜡、4100份的石墨（型号：BEG-4，固定碳含量99.9%），混合均匀得混合物料；所述的混合物料的含水量为5-8wt%；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空条件下（10-2Pa）干压成型（压力为8-10MPa）得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、毛细管网栅、天然石墨板、碳纤维膜进行依次叠层，热压成型即可，热压成型通过热压机完成，热压压力为10-12MPa、热压温度为155-165℃，保压时间为30-40min。
实施例4：
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将495份的氯化石蜡、95份的氧化铜（目数：300目）、398份的非金属添加剂58号全精炼石蜡、3998份的石墨（型号：BEG-4，固定碳含量99.9%），混合均匀得混合物料；所述的混合物料的含水量为5-8wt%；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空条件下（10-2Pa）干压成型（压力为8-10MPa）得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、毛细管网栅、天然石墨板、碳纤维膜进行依次叠层，热压成型即可，热压成型通过热压机完成，热压压力为10-12MPa、热压温度为155-165℃，保压时间为30-40min。
实施例5：
一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将520份的氯化石蜡、116份的氧化亚铜粉末（江苏泰兴冶炼厂产）、420份的非金属添加剂58号全精炼石蜡、4200份的石墨（型号：BEG-5，固定碳含量99.9%），混合均匀得混合物料；所述的混合物料的含水量为5-8wt%；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空条件下（10-2Pa）干压成型（压力为8-10MPa）得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、毛细管网栅、天然石墨板、碳纤维膜进行依次叠层，热压成型即可，热压成型通过热压机完成，热压压力为10-12MPa、热压温度为155-165℃，保压时间为30-40min。
本发明的原料均可市购。
本发明制备的绿色建筑用高容量热储能复合材料的导热系数为610-617 W/m·K。
本发明的原料无毒、无腐蚀、不易燃易爆，且价格较低廉。本发明的原料制得的储能复合材料也可以反复循环使用。
本发明制备的绿色建筑用高容量热储能复合材料可以制作成辐射吊顶，保温墙体、拼装式储能地砖等多种形式复合功能组件。
本发明制备的绿色建筑用高容量热储能复合材料可可以将太阳能、地热能、工业废热等能量储存起来，利用冬季及夏季的温差，白天及夜间的温差，为建筑物实现夏季制冷、冬-季采暖和全年提供热水的综合功能。

Claims (1)

1.一种绿色建筑用高容量热储能复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将480-520份的氯化石蜡、80-120份的金属化合物、380-420份的非金属添加剂、3800-4200份的石墨粉混合均匀得到混合物料；
2）将混合物料装填到金属模腔中，真空干压成型得到高容量热储能材料；
3）将上步得到的高容量热储能材料进行铝箔连续真空封装；
4）将上步得到的铝箔真空封装的高容量热储能材料、仿生毛细管、平板式高导热材料、碳纤维膜或无纺布中的一种进行叠层热压成型即可；
步骤1）中，混合物料的含水量为5-8wt%；干压成型的压力为8-10MPa；所述的金属化合物为氧化铜、氧化亚铜中的至少一种；所述的非金属添加剂为石蜡或其他固液相变材料；金属化合物的目数为100-1000目；石墨粉中的固定碳含量≥99.9%。
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