CN106190040A - 一种改性有机相变储能材料的制备方法 - Google Patents

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张添
吴亦农
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Abstract

本发明公开了一种改性有机相变储能材料的制备方法，该制备方法通过复合可膨胀石墨得到性能稳定的改性有机相变材料。该制备方法通过加热有机相变材料至高于其熔点时，添加一定比例的经预处理的可膨胀石墨。混合后持续搅拌，最终得到稳定可靠的一种改性有机相变储能材料。通过改性可提高有机相变储能材料的传热能力和蓄冷/热功能；消除过冷问题，发生多次相变后，性能基本无衰减；同时，相变材料无腐蚀性，不易燃烧。

Description

一种改性有机相变储能材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性有机相变储能材料的制备方法，属于复合材料技术研究领域。具体是指在一定制备温度下，通过向有机相变材料中添加可膨胀石墨，得到性能稳定的改性有机相变储能材料。相变储能技术控温可用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上的不匹配，该材料可为相变储能技术提供性能更优的材料支撑。
背景技术
环境问题已引起社会各方面的高度关注，发展节能环保技术是经济和社会发展的一项战略任务，是促进经济可持续发展，构建和谐社会实现人与自然和谐发展的重要环节。
相变储能技术是一种可提高能源利用效率的重要技术，该项技术基于各种相变储能材料发展而成。相变储能材料是指能被利用其在物态变化时所吸收(放出)的大量热能用于能量储存的材料，是一种可以自然感知环境温度变化，并通过“相”态变化达到调温、恒温目的，进而自动实现封闭区域温度调节的新型节能材料。相变储能技术控温可用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上的不匹配，其在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热回收利用，以及工业与民用建筑的空调节能等领域均具有广泛的应用前景。
相变材料有石蜡类、非石蜡有机物类、无机水和盐及共晶化合物等。有机类相变材料，具有固体成型性好，不易发生相分离及过冷现象，熔化时蒸气压力低，无毒无腐蚀性和自成核性能稳定等特征。石蜡类的相变潜热可以达到200kJ/kg到240kJ/kg，在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小；非石蜡有机物类的相变潜热相比较低，为150kJ/kg左右；对无机水合盐，其相对于石蜡类和非石蜡有机化合物，热导率较高。但是，大部分的无机水合盐具有腐蚀性、易过冷、相分离等缺点，并且，这些无机水合盐的储能密度会因循环次数的增加而降低,储能效率也会不断降低。
由于有机相变材料的导热系数很小，在相变过程中，低导热系数会导致相变材料内温度梯度增加，传热速率小，热响应速度慢，使得对象温度与相变点温度差别大，导致能量利用效率低。因此，提高相变热控装置整体表观导热系数，提高装置传热效率，是应用相变材料的关键。
为使有机材料能够更好地满足使用要求，可采用复合无机材料等方法完成对有机材料的改性处理。目前，研究人员利用很多方法来提高有机相变材料的导热系数，如添加高导热率的铝、铜金属粉末等。
发明内容
本发明是解决有机相变储能材料的导热性能差的问题，计划通过添加可膨胀石墨从而提高整体的传热能力，最终达到高效率利用能量的目的。该改性后的有机相变储能材料性能稳定，无过冷现象，而且生产成本低，实用性强。
本发明将采用以下步骤制备有机相变材料。
1.可膨胀石墨的膨胀过程：先将可膨胀石墨放在真空干燥箱干燥，之后将可膨胀石墨放到一个可耐高温的容器，将容器置于高温炉，使得可膨胀石墨发生膨胀。
2.膨胀石墨的孔结构测试：采用吸附仪测试膨胀石墨对氮气的吸附能力，得到膨胀石墨的比表面积和孔结构分布。
3.复合相变材料的制备：将有机相变材料加热到熔点以上50℃，待全部熔化化成液体，将之前制备的可膨胀石墨添加到液体中。采用搅拌器持续不断搅拌，最后可得到复合的相变材料。
附图1为有机相变储能材料的制备工艺流程。下面将通过实施例对本发明做进一步阐述，本发明的保护范围不受所举之例的限制。
具体实施方式
取可膨胀石墨50g，放置在真空干燥箱，真空度为0.1pa，真空干燥时间为24小时，然后将其放到100ml不锈钢容器中，最后置于马弗炉中600℃下焙烧3h；取1000g的有机相变材料，放置在有一个3000ml的容器内，将容器放在加热功率为1KW的电加热平台上，并在容器内放置一个铠装铂电阻测温元件，监测在加热升温过程中，有机相变材料的温度情况。当有机相变材料温度高于熔点20℃时，适当减少加热功率，减缓温度的上升速率；当温度高于熔点50℃时，开始向容器内添加可膨胀石墨，并采用30r/min的搅拌器持续搅拌，1个小时后，即可以得到改性后的相变材料。

Claims (2)

1.一种改性有机相变储能材料的制备方法，其特征在于包括一下步骤：
1)可膨胀石墨预处理，首先，将可膨胀石墨在真空度为0.1pa的真空干燥箱中干燥24小时，然后，使用马弗炉在600℃下高温烘烤3小时；
2)膨胀石墨的孔结构测试：采用吸附仪测试膨胀石墨对氮气的吸附能力，得到膨胀石墨的比表面积和孔结构分布；
3)复合相变材料的制备：将有机相变材料加热到熔点以上50℃，待全部熔化化成液体，将之前制备的可膨胀石墨添加到液体中，采用搅拌器持续不断搅拌1小时使可膨胀石墨和有机相变材料混合均匀，最后可得到复合的相变材料。
2.根据权利要求1所述的一种改性有机相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的有机相变材料相变温度介于20℃至70℃，相变温度为28℃时，采用十八烷作为有机相变材料。
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