CN103614119A - 一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，属于蓄热材料技术领域。首先将氧化锌粉升至温度为500～900℃，然后通入氢气反应2～3h后，将温度升至900～1200℃，即能获得锌蒸汽；向上述步骤获得锌蒸汽中通入CO2气体，在600～650℃条件下反应，然后在持续通入相同体积流量的CO2气体的气氛中自然冷却至室温，气固分离后即制备得到Zn/ZnO包裹性蓄热材料。本方法制备出来的纳米粉体分散性好,粒径分布均匀,蓄热性能稳定,并且工艺操作简单,易于控制,设备造价低廉,是一种具有产业化潜力的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，属于蓄热材料技术领域。
背景技术
固液相变材料主要优点是价廉易得。但是固液相变储热材料存在过冷和相分离现象，会导致储热性能恶化，易产生泄露、污染环境、腐蚀物品、封装容器价格高等缺点。
相变蓄热材料是指在一定的温度范围内，利用材料本身相态或结构的变化，自动地向环境吸收或释放潜热，对环境温度进行调控的一类物质。相变蓄热广泛应用于工业、农业、建筑、纺织、电子产品、医药运输等领域，是最有效的节能方式之一。高温相变蓄热可用于太阳能电站、磁流体发电、人造卫星、工业余热回收等方面，特别是在余热回收方面有很好的应用前景。
金属基复合蓄热材料既兼备固体显热蓄热材料和潜热蓄热材料两者的优点，又克服了潜热材料在相变时液固界面处的传热效果差、显热储能材料蓄热量小以及很难维持在一定的温度下进行吸热和放热等缺点，它具有快速放热和快速蓄热以及蓄热量大等特性。
固液相变材料主要优点是价廉易得，但是固液相变储热材料存在过冷和相分离现象，会导致储热性能恶化，易产生泄露、污染环境、腐蚀物品、封装容器价格高等缺点。所以，相变材料需要经容器封装才能使用，目前其封装方式主要有两种：一是将相变材料整体封装作为蓄热元件；二是与其它材料复合制成复合蓄热元件用于蓄热系统。微观囊化即微胶囊化，是将相变材料通过一定的技术封装在以有机高分子材料或无机化合物为壳的球形颗粒内，胶囊的粒径在微米或纳米数量级。胶囊化技术能很好地解决相变材料的泄漏及腐蚀问题，而且可以增加传热面积，改善传热效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法。本方法中将锌作为蓄热材料，通过控制其表面氧化程度形成一层ZnO包裹住内核Zn，实现其微胶囊化的结构，Zn/ZnO包裹性蓄热材料在高于锌熔点的温度时，ZnO能保证其结构的完整性，防止材料颗粒间的熔融烧结，本发明通过以下技术方案实现。
一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）首先将氧化锌粉以20～40℃/min的升温速率升至温度为500～900℃，然后通入氢气反应2～3h后，将温度升至900～1200℃，即能获得锌蒸汽；
（2）向步骤（1）获得锌蒸汽中通入锌蒸汽体积流量1％～50％的CO2气体，在600～650℃条件下反应1～30min，然后在持续通入相同体积流量的CO2气体的气氛中自然冷却至室温，气固分离后即制备得到Zn/ZnO包裹性蓄热材料。
所述氢气的通入量为0.5～1L/min。
本发明的有益效果是：本方法制备出来的纳米粉体分散性好,粒径分布均匀,蓄热性能稳定,并且工艺操作简单,易于控制,设备造价低廉,是一种具有产业化潜力的制备方法。
附图说明
图1是本发明Zn/ZnO包裹性蓄热材料结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）首先将5g氧化锌粉以20℃/min的升温速率升至温度为500℃，然后通入氢气反应2h后，将温度升至900℃，即能获得锌蒸汽，氢气的通入量为0.5L/min；
（2）向步骤（1）获得锌蒸汽中通入锌蒸汽体积流量1％的CO2气体，在600℃条件下反应1min，然后在持续通入锌蒸汽体积流量1％的CO2气体的气氛中自然冷却至室温，气固分离后即制备得到Zn/ZnO包裹性蓄热材料，Zn/ZnO包裹性蓄热材料的结构示意图如图1所示。
实施例2
该Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）首先将5g氧化锌粉以40℃/min的升温速率升至温度为900℃，然后通入氢气反应3h后，将温度升至1200℃，即能获得锌蒸汽，氢气的通入量为1L/min；
（2）向步骤（1）获得锌蒸汽中通入锌蒸汽体积流量50％的CO2气体，在650℃条件下反应30min，然后在持续通入锌蒸汽体积流量50％的CO2气体的气氛中自然冷却至室温，气固分离后即制备得到Zn/ZnO包裹性蓄热材料，Zn/ZnO包裹性蓄热材料的结构示意图如图1所示。
实施例3
一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）首先将5g氧化锌粉以30℃/min的升温速率升至温度为800℃，然后通入氢气反应2.5h后，将温度升至1000℃，即能获得锌蒸汽，氢气的通入量为0.75L/min；
（2）向步骤（1）获得锌蒸汽中通入锌蒸汽体积流量20％的CO2气体，在630℃条件下反应15min，然后在持续通入锌蒸汽体积流量20％的CO2气体的气氛中自然冷却至室温，气固分离后即制备得到Zn/ZnO包裹性蓄热材料，Zn/ZnO包裹性蓄热材料的结构示意图如图1所示。
Claims (2)
1.一种Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将氧化锌粉以20～40℃/min的升温速率升至温度为500～900℃，然后通入氢气反应2～3h后，将温度升至900～1200℃，即能获得锌蒸汽；
（2）向步骤（1）获得锌蒸汽中通入锌蒸汽体积流量1％～50％的CO2气体，在600～650℃条件下反应1～30min，然后在持续通入相同体积流量的CO2气体的气氛中自然冷却至室温，气固分离后即制备得到Zn/ZnO包裹性蓄热材料。
2.根据权利要求1或2所述的Zn/ZnO包裹性蓄热材料的制备方法，其特征在于：所述氢气的通入量为0.5～1L/min。
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| CN115863851A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-28 | 西藏康盛能源开发有限公司 | 一种基于锌升华和氧化的储能装置及其控制方法 |
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| CN102553407A (zh) * | 2012-01-15 | 2012-07-11 | 浙江大学 | 热化学循环反应体系分解co2和h2o的方法及装置 |
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