CN106590537A - 一种太阳能干燥用相变储热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能干燥用相变储热材料及其制备方法，该相变储热材料由棕榈酸和膨胀石墨通过机械混合与熔融吸附法制备而成。此方法制备的太阳能相变储热材料中，棕榈酸能够有效的填充在膨胀石墨的孔隙中，膨胀石墨与棕榈酸复合后没有发生化学变化；复合材料的融化和凝固相变温度分别为61.89℃和62.92℃，融化和凝固相变潜热分别为185.16J/g和182.70J/g；膨胀石墨的添加对复合材料的分解具有一定的抑制作用，且复合材料在180℃以下时具有良好的热稳定性。复合材料相比棕榈酸储热时间缩短了59.77％，放热时间缩短了40.92％，有效的提高了复合材料的储/放热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能相变储热材料，具体是一种太阳能干燥用相变储热材料及其制备方法。
背景技术
干燥是一种传统而古老的通用操作，也是一种高能耗的工业操作。由于矿物能源的日益短缺和环境污染的日渐严重，人们对太阳能干燥技术产生了广泛的兴趣。太阳能干燥是太阳能热利用中的重要部分，为了提高太阳能热利用系统的稳定性和可靠性，储热技术变的不可或缺，其中储热材料的研究是提高能源利用率和保护环境的重要手段。有机相变储热材料是目前研究最热门的一类相变材料，具有储能密度高，过冷度低，热性能稳定，无腐蚀性和环境友好等优异性能。然而该类材料也存在导热系数低，易泄露等缺陷。
相变储热材料对储热水箱的优化研究多集中在生活用太阳能热水系统中，在太阳能干燥领域研究较少。为制备适宜太阳能干燥系统的相变储热材料，本发明以棕榈酸为相变材料，其熔点适宜，相变潜热大，不易挥发，利用导热性能和吸附性能良好的膨胀石墨作为载体，制备了棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料，有效提高了复合材料的储/放热效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能干燥水箱相变储热材料，该储热材料的相变温度与太阳能干燥储热水箱的工作温度相吻合，相变潜热较高，无过冷和相分离现象，储/放热效率高，热稳定性好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种太阳能干燥用相变储热材料，其具体步骤如下：该相变储热材料由棕榈酸和膨胀石墨复合而成，棕榈酸和膨胀石墨的比例为7∶1～12∶1，二者混合后机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次。冷却至室温，即制得棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为61.81～62.94℃和62.95～62.80℃；融化和凝固相变潜热分别为181.18～195.34J/g和178.50～192.20J/g。
其中，所采用的膨胀石墨是由可膨胀鳞片石墨在60℃的条件下真空干燥12h。每次称取2～3g可膨胀鳞片石墨置于高温陶瓷坩埚中，在800℃马弗炉中下热处理60s，制备而成的疏松多孔的膨胀石墨。
其中，将棕榈酸与膨胀石墨混合，混合比例为7∶1～12∶1，最优为8∶1。
其中，将制得的棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料封装在太阳能储热水箱中，通过储放热试验进行检测。
相变储热技术是利用相变材料的潜热进行能量的储存，本发明采用相变储热技术，制备出一种高效、稳定的相变储热材料，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)该相变储热材料能应用于木材干燥的太阳能储热水箱中，可提高太阳能储热的热效率，可减小储热装置的体积和成本，提高储热系统的经济效益。
(2)棕榈酸均匀的吸附在膨胀石墨的孔隙中，未见富余的棕榈酸团聚集在其表面，且膨胀石墨与棕榈酸复合后没有发生化学变化，各组分之间仅是以物理形式结合。
(3)膨胀石墨的添加对复合材料的分解具有一定的抑制作用，复合材料在180℃以下时具有良好的热稳定性，适用于太阳能干燥系统。膨胀石墨的添加有效的提高了复合材料的储/放热效率，相比棕榈酸储热时间缩短了59.77％，放热时间缩短了40.92％。
具体实施方式
实施例1
将棕榈酸和膨胀石墨按7∶1的比例混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次。冷却至室温，即制得棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为61.81℃和62.95℃；融化和凝固相变潜热分别为181.18J/g和178.50J/g。未发现渗漏，具有良好的封装效果。
实施例2
将棕榈酸和膨胀石墨按8∶1的比例混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次。冷却至室温，即制得棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为61.89℃和62.92℃；融化和凝固相变潜热分别为185.16J/g和182.70J/g。未发现渗漏，具有良好的封装效果。综合考虑复合材料的相变潜热和封装效果，选择棕榈酸和膨胀石墨的最优质量比为8∶1，获得了适宜太阳能干燥用的定型相变储热材料。
实施例3
将棕榈酸和膨胀石墨按9∶1的比例混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次。冷却至室温，即制得棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为61.90℃和62.87℃；融化和凝固相变潜热分别为186.35J/g和183.60J/g。复合材料出现渗漏。
实施例4
将棕榈酸和膨胀石墨按12∶1的比例混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次。冷却至室温，即制得棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为62.94℃和62.80℃；融化和凝固相变潜热分别为195.34J/g和192.20J/g。复合材料出现渗漏。
Claims (4)
1.一种太阳能干燥用相变储热材料的制备，其特征在于：该相变储热材料由棕榈酸和膨胀石墨复合而成，棕榈酸和膨胀石墨的比例为7∶1～12∶1，二者混合后机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入0.1MPa，75℃的真空干燥箱中吸附12h，且每隔2小时搅拌一次；冷却至室温，即制得棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能干燥用相变储热材料的制备，其特征在于：所使用的膨胀石墨是由可膨胀鳞片石墨在60℃的条件下真空干燥12h；每次称取2～3g可膨胀鳞片石墨置于高温陶瓷坩埚中，在800℃马弗炉中下热处理60s，制备而成的疏松多孔的膨胀石墨。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能干燥用相变储热材料的制备，其特征在于：棕榈酸与膨胀石墨混合，混合比例为7∶1～12∶1，最优为8∶1。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能干燥用相变储热材料的制备，其特征在于：将制得的棕榈酸/膨胀石墨复合相变储热材料封装在太阳能储热水箱中，进行储放热试验；测得制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为61.81～62.94℃和62.95～62.80℃；融化和凝固相变潜热分别为181.18～195.34J/g和178.50～192.20J/g。
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