CN106242494B - 石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法 - Google Patents

石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法，蓄热材料的原料包括气凝胶块体、一水合氢氧化钡及八水合氢氧化钡；所述的八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡的质量比是90～70:1，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体的质量比为100～50:1。与现有技术相比，本发明具有环保、耐高温和热传导效率高等优点，能够改善无机相变蓄热材料的过冷和相分离问题，蓄热材料蓄热量大，选用的石墨烯气凝胶能够增大水合氢氧化钡的导热效率，缓解其相变过冷的问题。

Description

石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种相变蓄热材料及其制备方法，尤其是涉及一种石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法。
背景技术
利用相变材料的相变潜热进行蓄热是一项节能环保技术。利用蓄热材料在相变点的相变潜热，将多余的废热储存起来，然后在需要时再将热量释放出来。利用相变材料的相变潜热，比利用物质显热能够在相同体积内储存更多的热量，因而具有更广阔的应用领域，如建筑节能、热能回收等。
相变蓄热材料可分为有机、无机两大类。无机类相变材料蓄热密度大，热导率相对较高、蓄热密度大，但存在过冷和相分离的现象。有机类相变储热材料一般不易出现过冷和相分离的现象，性能比较稳定，毒性小，缺点是导热率低，易燃易挥发，从而降低了其蓄热的能力。
中国专利CN104559936A公开了中温用相变蓄热材料及其制备方法，该中温用相变蓄热材料由以下重量含量的材料组分组成：己二酸80～90％，稀土氧化物5～10％，石墨烯5～10％，以及粘结剂，粘结剂的质量为己二酸、稀土氧化物和石墨烯三者总质量的3％。但是该种相变材料的稳定性较差，不能长期使用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过将石墨烯气凝胶块体与无机类相变蓄热材料结合，改善了其过冷和相分离的问题的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，原料包括气凝胶块体、一水合氢氧化钡及八水合氢氧化钡；所述的八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡的质量比是90～70:1，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体的质量比为100～50:1。
所述的气凝胶块体为石墨烯气凝胶块体，采用以下方法制备得到：
(1)按质量比为1:2～4称取鳞片石墨和高锰酸钾，以浓硫酸为溶剂分散后进行氧化反应；
(2)将步骤(1)得到的反应产物与抗坏血酸按质量比为1:3～5混合，在水溶液中进行还原反应，制得石墨烯水凝胶；
(3)将制得的水凝胶冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶块体。
所述的鳞片石墨为粒径100目或325目的天然鳞片石墨粉。
所述的鳞片石墨在浓硫酸中的浓度为0.016-0.033g/ml。
石墨烯水凝胶的冷冻干燥的条件为真空度低于0.01MPa,温度低于-30℃。
八水合氢氧化钡的分子式是Ba(OH)2·8H2O，分子量315.46，熔点78℃。
一水合氢氧化钡的分子式是Ba(OH)2·H2O，分子量172.35，熔点78℃。
石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料的制备方法，采用以下步骤：
(1)将在密封状态下，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡混合后加热至完全熔化，然后搅拌形成共熔混合物；
(2)将气凝胶块体浸入到熔化状态下的共熔混合物中并进行保温处理，冷却得到固态的复合相变蓄热材料。
步骤(1)中搅拌时控制温度为80-90℃。
步骤(2)中保温处理的温度为85～95℃，保温时间为30min～2h。
形成一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡共熔混合物密封时处于氮气气氛中，CO2分压小于1Pa。
制备得到的复合相变蓄热材料的相变温度为70～85℃，相变潜热为2.6～3.2J/g，石墨烯气凝胶块体强化了相变蓄热材料在蓄热和放热过程的热传导效果。
本发明中，八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡共熔混合物作为相变蓄热材料，石墨烯气凝胶块体的蜂窝状结构将相变蓄热材料分割容纳在各个小室中，缓解了无机相变蓄热材料的过冷现象和相分离现象，而石墨烯的高导热率可以增强材料的导热。
与现有技术相比，本发明通过无机相变蓄热材料与石墨烯气凝胶复合，改善了无机相变蓄热材料的过冷和相分离的问题；并使导热率提高80％以上；石墨烯气凝胶的复合使八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡共熔混合物的性能更加稳定，可长期使用，经100次循环后，性能稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
石墨粉选用100目鳞片石墨，将一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的按照1:70的质量比混合，在90℃下搅拌60min形成共熔混合物，再将一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体按照50:1的质量比混合，在85℃下保温60min，最终形成复合均匀的石墨烯气凝胶复合强化的相变蓄热材料。
经测定，本实验室制得的石墨烯气凝胶复合强化的中低温相变蓄热材料的凝固温度77℃，融化温度80℃，凝固潜热265.7J/g，融化潜热267.6J/g，热导率1.24W/(m*K)。
实施例2
石墨粉选用325目鳞片石墨，将一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的按照1:100的质量比混合，在90℃下搅拌60min形成共熔混合物，再将一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体按照90:1的质量比混合，在85℃下保温60min，最终形成复合均匀的石墨烯气凝胶复合强化的相变蓄热材料。
经测定，本实验室制得的石墨烯气凝胶复合强化的中低温相变蓄热材料的凝固温度76℃，融化温度80℃，凝固潜热312.3J/g，融化潜热314.1/g，热导率1.13W/(m*K)。
实施例3
石墨粉选用325目鳞片石墨，将一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的按照1:70的质量比混合，在85℃下搅拌60min形成共熔混合物，再将一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体按照80:1的质量比混合，在85℃下保温60min，最终形成复合均匀的石墨烯气凝胶复合强化的相变蓄热材料。
经测定，本实验室制得的石墨烯气凝胶复合强化的中低温相变蓄热材料的凝固温度76℃，融化温度81℃，凝固潜热289.4J/g，融化潜热291.5J/g，热导率1.18W/(m*K)。
实施例4
石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，原料包括气凝胶块体、一水合氢氧化钡及八水合氢氧化钡；八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡的质量比是90:1，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体的质量比为100:1。
采用的气凝胶块体为石墨烯气凝胶块体，采用以下方法制备得到：
(1)按质量比为1:2称取粒径100目的鳞片石墨和高锰酸钾，以浓硫酸为溶剂，鳞片石墨在浓硫酸中的浓度为0.016g/ml，分散后进行氧化反应；
(2)将步骤(1)得到的反应产物与抗坏血酸按质量比为1:3混合，在水溶液中进行还原反应，制得石墨烯水凝胶；
(3)将制得的水凝胶在真空度低于0.01MPa,温度低于-30℃的条件下进行冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶块体。
石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料采用以下方法制备得到：
(1)控制在氮气气氛，CO2分压小于1Pa的密封状态下，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡混合后加热至完全熔化，然后控制温度为80℃搅拌形成共熔混合物；
(2)将气凝胶块体浸入到熔化状态下的共熔混合物中并进行保温处理，温度为85℃，保温时间为30min然后冷却得到固态的复合相变蓄热材料。
实施例5
石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，原料包括气凝胶块体、一水合氢氧化钡及八水合氢氧化钡；八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡的质量比是70:1，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体的质量比为50:1。
气凝胶块体为石墨烯气凝胶块体，采用以下方法制备得到：
(1)按质量比为1:4称取粒径325目的天然鳞片石墨粉和高锰酸钾，以浓硫酸为溶剂，鳞片石墨在浓硫酸中的浓度为0.033g/ml，分散后进行氧化反应；
(2)将步骤(1)得到的反应产物与抗坏血酸按质量比为1:5混合，在水溶液中进行还原反应，制得石墨烯水凝胶；
(3)将制得的水凝胶在真空度低于0.01MPa,温度低于-30℃的条件下进行冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶块体。
石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料采用以下方法制备得到：
(1)控制在氮气气氛，CO2分压小于1Pa的密封状态下，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡混合后加热至完全熔化，然后控制温度为90℃搅拌形成共熔混合物；
(2)将气凝胶块体浸入到熔化状态下的共熔混合物中并进行保温处理，温度为95℃，保温时间为2h，然后冷却得到固态的复合相变蓄热材料。

Claims (10)

1.石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，其特征在于，该蓄热材料的原料包括气凝胶块体、一水合氢氧化钡及八水合氢氧化钡；所述的八水合氢氧化钡和一水合氢氧化钡的质量比是90～70:1，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡的共熔混合物与气凝胶块体的质量比为100～50:1。
2.根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，其特征在于，所述的气凝胶块体为石墨烯气凝胶块体。
3.根据权利要求2所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，其特征在于，所述的石墨烯气凝胶块体采用以下方法制备得到：
(1)按质量比为1:2～4称取鳞片石墨和高锰酸钾，以浓硫酸为溶剂分散后进行氧化反应；
(2)将步骤(1)得到的反应产物与抗坏血酸按质量比为1:3～5混合，在水溶液中进行还原反应，制得石墨烯水凝胶；
(3)将制得的水凝胶冷冻干燥，得到石墨烯气凝胶块体。
4.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，其特征在于，所述的鳞片石墨为粒径100目或325目的天然鳞片石墨粉。
5.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，其特征在于，所述的鳞片石墨在浓硫酸中的浓度为0.016-0.033g/ml。
6.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料，其特征在于，石墨烯水凝胶的冷冻干燥的条件为真空度低于0.01MPa,温度低于-30℃。
7.如权利要求1所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)在密封状态下，一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡混合后加热至完全熔化，然后搅拌形成共熔混合物；
(2)将气凝胶块体浸入到熔化状态下的共熔混合物中并进行保温处理，冷却得到固态的复合相变蓄热材料。
8.根据权利要求7所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料的制备方法，其特征在于，形成一水合氢氧化钡和八水合氢氧化钡共熔混合物密封时处于氮气气氛中，CO2分压小于1Pa。
9.根据权利要求7所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌时控制温度为80-90℃。
10.根据权利要求7所述的石墨烯气凝胶复合强化中低温相变蓄热材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中保温处理的温度为85～95℃，保温时间为30min～2h。
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CN108084972A (zh) * 2018-01-18 2018-05-29 上海交通大学 低温水合盐相变蓄热介质及其制备和应用
CN109294523A (zh) * 2018-10-18 2019-02-01 浙江大学山东工业技术研究院 一种蓄冷空调
CN109929518B (zh) * 2019-03-29 2021-03-26 同济大学 一种氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料及其制备方法
CN110066643A (zh) * 2019-05-22 2019-07-30 华南理工大学 一种低共熔点二元无机类/膨胀石墨相变储能材料与方法
CN110093144A (zh) * 2019-06-11 2019-08-06 上海交通大学 一种钡基水合盐定形相变材料及其制备方法
CN110564374B (zh) * 2019-09-18 2021-08-03 青海大学 石墨烯气凝胶或碳系纳米颗粒相变材料及制备方法
CN118185590A (zh) * 2024-05-16 2024-06-14 石家庄铁道大学 一种复合相变材料及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103496695A (zh) * 2013-09-30 2014-01-08 东南大学 一种氮掺杂还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法
CN105251484B (zh) * 2015-11-20 2017-12-01 上海交通大学 三维结构还原氧化石墨烯/纳米金属银气凝胶及制备方法

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