CN113136168B - 基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三重锁定的水合盐‑多孔载体复合材料及其制备方法和应用,所述水合盐‑多孔载体复合材料具有以下结构:掺杂有沉淀剂的水凝胶完全包覆于所述水合盐‑多孔载体复合物外,其中位于多孔载体的开放孔道开放端的水合盐与沉淀剂反应形成水不溶物原位沉淀,封堵所述开放端。原位生成的沉淀实现了多孔载体孔道内水合盐与水凝胶的隔离,避免了水合盐对水凝胶的盐析效应,使得水合盐在相变过程中可充分发挥其储放热性能。
Description
技术领域
本发明涉及相变储能材料技术领域,特别是涉及一种基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
水合盐相变材料与多孔载体复合制备定型相变材料,可在一定程度上实现熔融态水合盐相变材料的固定化,缓解液相泄漏的问题。但由于多孔载体一般存在开放孔道,且大多数水合盐在多孔载体孔道内的相变过程中存在“爬壁”现象,使得在开始阶段吸附于孔道中的水合盐,经过长期熔化-凝固循环后逐渐脱水或者迁移至多孔载体的孔道外部,多孔载体的定型作用在很大程度上被弱化,复合相变储能材料发生性能恶化。
现有的对水合盐-多孔载体复合物复合体系的二次包覆多采用高分子原位聚合技术,在复合体系颗粒的外部无差别形成聚合物外壳,其原料成本高、工艺复杂;所得的包覆层在使用过程中如发生破损,无法原位修复,再行包覆代价极大,其包覆作用均为一次性消耗,不具备可持续性。
采用水凝胶与相变材料复合,主要有以下几种方式:
1、水凝胶脱水后形成的稳定骨架(称为干凝胶或气凝胶)作为多孔载体与相变储能材料复合,或者聚合物与熔融态水合盐直接互溶形成交互式网络定型相变材料。相变储能材料吸附于多孔骨架内,相变储能材料不与凝胶骨架发生化学反应。此种复合方式凝胶物质用量较高。
2、水凝胶作为增稠剂,与相变储能材料直接混合。凝胶网络在一定程度上可缓解相变材料的相分离和过冷问题。对于水合盐相变材料而言,熔融态的水合盐为高浓度盐-水溶液,其对水凝胶具有极强的盐析作用,两者直接混合,会破坏凝胶网络,凝胶的增稠效率会显著降低,乃至产生不溶性沉淀物,导致增稠失效。此外,过多的增稠剂会结合水合盐中的金属离子,使得相变材料中能够发生相变的有效组分比例下降,潜热降低。此种复合方式凝胶物质用量较少。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的水合盐-多孔载体复合物复合相变储能体系制备过程中的工艺成本高和长期应用过程中的性能衰减问题,而提供一种基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料。
本发明的另一个目的是提供所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料的制备方法。
本发明的另一个目的是提供所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料作为相变储能材料的应用。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
一种基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料,掺杂有沉淀剂的水凝胶完全包覆于所述水合盐-多孔载体复合物外,其中所述水合盐-多孔载体复合物包括多孔载体和吸附于所述多孔载体的开放孔道内的水合盐,位于所述开放孔道的开放端的水合盐与沉淀剂反应形成水不溶物原位沉淀,封堵所述开放端。
多孔载体的吸附对水合盐形成第一重锁定,水合盐与沉淀剂反应形成水不溶物原位沉淀形成第二重锁定,水凝胶的包覆形成第三重锁定。
在上述技术方案中,所述水凝胶中还添加有抗氧化剂,所述抗氧化剂包括但不限于维生素或络氨酸。水凝胶中胶体颗粒或高分子是互相连接的,并形成了空间网状结构,不具有自由流动性。
在上述技术方案中,所述水合盐中还包括成核剂。成核剂能够降低水合盐的过冷度,一般添加量不高于5%,直接与水合盐混合,最好可以始终均匀分散于体系中。水合盐体系使用的成核剂依靠经验和实验结果选择。
在上述技术方案中,所述水合盐包括但不限于以下一种及一种以上的混合物:水合氯化镁、水合氯化钙、八水氢氧化钡、十水硫酸钠、十二水碳酸钠或六水硝酸镁。
在上述技术方案中,所述多孔载体包括但不限于多孔硅、膨胀石墨、膨胀蛭石、多孔碳或膨胀珍珠岩。所述多孔载体的颗粒粒度为100目~400目。
在上述技术方案中,所述水凝胶为无机凝胶或有机凝胶。
在上述技术方案中,所述无机凝胶包括但不限于以下一种及一种以上的混合物:蒙脱土、膨润土或硅凝胶;所述有机凝胶包括但不限于以下一种及一种以上的混合物:聚丙烯酸、淀粉、聚乙烯醇、羧基纤维素、羧基纤维素钠、琼脂、聚糖、黄原胶、明胶、甲壳糖、纤维素醚、海藻酸钠或聚氨酯。
在上述技术方案中,所述水合盐包括但不限于以下一种及一种以上的混合物:水合氯化镁、水合氯化钙、八水氢氧化钡、十水硫酸钠、十二水碳酸钠或六水硝酸镁。
在上述技术方案中,所述开放孔道为一端开口或两端开口的孔道。
在上述技术方案中,所述沉淀剂包括但不限于以下一种及一种以上的混合物:碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、水玻璃、硅酸钠或水溶性磷酸盐。
在上述技术方案中,所述水凝胶中添加有抗氧化剂,所述抗氧化剂包括但不限于维生素或络氨酸。所述抗氧化剂的质量为所述水凝胶质量的0.1wt%~0.5wt%。
在上述技术方案中,所述水凝胶中还添加有传热强化剂,所述传热强化剂为金属纳米粉末、陶瓷纳米粉末或石墨粉末中的一种或任意比例的混合物。传热强化剂具有提高复合相变材料的导热系数的功能,所述传热强化剂的质量为所述水凝胶质量的0.5~2wt%。
在上述技术方案中,所述水凝胶、沉淀剂与所述水合盐-多孔载体复合物的质量比为(15~50):(1~10):(85~50)。所述水合盐-多孔载体复合物中水合盐与多孔载体的质量比为(70~80):(10~20)。
在上述技术方案中,所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料通过以下方法制备:
步骤1,水凝胶与沉淀剂的混合物直接与水合盐-多孔载体复合物混合;
或者成胶物质与沉淀剂的混合物与水合盐-多孔载体复合物均匀混合后加水形成凝胶;
或者水溶胶与沉淀剂的混合物与水合盐-多孔载体复合物混合后部分脱水形成凝胶。
在上述技术方案中,还包括步骤2,除去多余的水凝胶与沉淀剂的混合物,具体可通过挤压、高速离心、溶胶化热滤等方式除去。
在上述技术方案中,所述步骤1中的混合包括但不限于以下一种及一种以上方式的混用,如超声、剧烈搅拌或加热。
在上述技术方案中,所述步骤1中所述水合盐-多孔载体复合物通过以下方法中的一种制备:
A,常压熔化混合:常压下熔化后的水合盐或水合盐与成核剂的混合物依靠毛细作用进入多孔载体的孔道;
B,负压孔道吸入:把水合盐或水合盐与成核剂的混合物和多孔载体混合后放入容器,密闭环境抽真空,加热熔化,熔化过程中持续抽真空,熔化后,迅速放入空气,促使熔化后的水合盐体系更多进入多孔载体的孔道内部;
C,先把多孔载体放入密闭容器,抽真空,然后通入熔化后的水合盐或水合盐与成核剂的混合物;
D,在多孔载体和熔化态的或水合盐与成核剂的混合物混合后,辅助超声排气,促使孔道内气体及孔道外壁吸附气体排出;
E,在多孔载体和熔化态的水合盐或水合盐与成核剂的混合物混合后,在密闭容器中通入气体,增大容器内压力,促使熔化的水合盐体系进入多孔载体的孔道内部。
本发明的另一方面,还包括所述水凝胶包覆的水合盐-多孔载体复合物作为相变储能材料的应用。
在上述技术方案中,所述水凝胶包覆的水合盐-多孔载体复合物的熔点为23~31℃,相变焓为30~180J/g,导热系数为0.45~4.0W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减0.3~1%。
本发明的另一方面,还包括所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料作为具有可塑性和弹性相变储能材料的应用。
在上述技术方案中,所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料可拉伸至原长度的1.05~1.25倍,压缩至原体积的95%~80%。具有良好的可塑性和弹性。
本发明的另一方面,还包括所述三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,水凝胶与沉淀剂的混合物直接与水合盐-多孔载体复合物混合;
或者成胶物质与沉淀剂的混合物与水合盐-多孔载体复合物均匀混合后加水形成凝胶;
或者水凝胶与沉淀剂的混合物与水合盐-多孔载体复合物混合后部分脱水形成凝胶。
在上述技术方案中,还包括步骤2,除去多余的水凝胶与沉淀剂的混合物,具体可通过挤压、高速离心、溶胶化热滤等方式除去。
在上述技术方案中,所述步骤1中的混合包括但不限于以下一种及一种以上方式的混用,如超声、剧烈搅拌或加热。
在上述技术方案中,所述步骤1中所述水合盐-多孔载体复合物通过以下方法中的一种制备:
A,常压熔化混合:常压下熔化后的水合盐或水合盐与成核剂的混合物依靠毛细作用进入多孔载体的孔道;
B,负压孔道吸入:把水合盐或水合盐与成核剂的混合物和多孔载体混合后放入容器,密闭环境抽真空,加热熔化,熔化过程中持续抽真空,熔化后,迅速放入空气,促使熔化后的水合盐体系更多进入多孔载体的孔道内部;
C,先把多孔载体放入密闭容器,抽真空,然后通入熔化后的水合盐或水合盐与成核剂的混合物;
D,在多孔载体和熔化态的或水合盐与成核剂的混合物混合后,辅助超声排气,促使孔道内气体及孔道外壁吸附气体排出;
E,在多孔载体和熔化态的水合盐或水合盐与成核剂的混合物混合后,在密闭容器中通入气体,增大容器内压力,促使熔化的水合盐体系进入多孔载体的孔道内部。
通过以上五种方式都可以减少水合盐体系在孔道外壁的吸附,使得更多的水合盐体系进入多孔材料的孔道内,以减少沉淀剂在多孔材料外壁的包覆。可减少吸附在外壁的水合盐对沉淀剂的消耗,增大复合体系中能发挥储放热功能的水合盐的有效含量。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明通过在水凝胶中溶解沉淀剂,与封存于多孔载体开放孔道开口端的水合盐原位生成沉淀,实现了多孔载体开放孔道的封堵。原位生成的沉淀实现了多孔载体孔道内水合盐与水凝胶的隔离,避免了水合盐对水凝胶的盐析效应,使得水合盐在相变过程中可充分发挥其储放热性能。
2、与现有技术对水合盐-多孔载体复合物复合体系颗粒的完全包覆不同,本发明所述的二次包覆为选择性包覆,多孔载体的包覆极大地降低了水合盐与沉淀剂的直接接触面积,本发明所述的沉淀剂仅与多孔载体开口端暴露的水合盐相变材料反应,生成的沉淀原位沉积于孔道开口端,从而可以在较低的成本下实现开放孔道的选择性封堵,起到了对水合盐良好的包覆效果。
3、本发明所述的水凝胶具有易变形性,在加热或剧烈搅拌下可转变为溶胶状态,可实现对水合盐-多孔载体复合物的充分包覆。
4、现有技术的包覆结构形成后无法在使用中进行修复,包覆层破损即失效。本发明所述的水凝胶中溶解的沉淀剂可随时修复由于原有包覆层破损形成的新的开放端口,形成新的包覆层和封堵结构,其包覆和对孔道开口端的封堵效果具有长期可持续性。
5、水凝胶赋予了复合体系一定的弹性和缓冲能力,使得复合在体系中的水合盐-多孔载体复合物颗粒在长期应用过程中由于摩擦、振动和撞击等造成的破损率大为降低,保证了其结构和性能的长期稳定性。
6、本发明原料廉价易得、工艺简单,本发明所述的水凝胶、沉淀剂等均为常见的化工原料,相比于现有技术中使用的高分子材料和石蜡等更为廉价易得;本发明所述的包覆工艺仅需混合沉淀剂和水合盐-多孔载体复合物复合体系即可,无需额外的诱导聚合固化等工艺。
7、本发明所述的水凝胶赋予了复合体系良好的可塑性和弹性,为凝胶-水合盐-多孔载体复合物复合体系的后续加工和应用,为相变储能材料的模块化发展提供了极大的便利,可适用于制备各种复杂形状的相变储能模块和填充各种复杂形状的储能容器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
按照重量比87:2:11称取三水硝酸锂相变材料(作为水合盐)、成核剂纳米氧化铝和膨胀石墨(作为多孔载体),膨胀石墨粒度为100目,混合均匀,在40℃~50℃温度下熔化三水硝酸锂相变材料,使其被膨胀石墨均匀、充分吸收,冷却至室温(或25℃以下)后,得到三水硝酸锂相变材料-膨胀石墨复合物备用。
制备含5wt%碳酸钠(作为沉淀剂)、0.05wt%碳化硅纳米粉(陶瓷纳米粉末,作为传热强化剂)、0.2wt%维生素(作为抗氧化剂)和5wt%羧甲基纤维素钠(作为成胶物质)的水凝胶,混合制备好的水凝胶和三水硝酸锂相变材料-膨胀石墨复合物,水凝胶与三水硝酸锂相变材料-膨胀石墨复合物质量比为15:85,高速搅拌使其充分混合,混合过程中小心控制,尽量避免混入空气。制得水凝胶-三水硝酸锂-膨胀石墨复合相变储能材料,密封备用。
经测算,该相变储能材料熔点为29℃,相变焓为180J/g,导热系数为4.0W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减0.5%。该相变储能材料可拉伸至原长度的1.05倍,压缩至原体积的95%。
对比例1
按照重量比87:2:11称取三水硝酸锂相变材料、成核剂纳米氧化铝和膨胀石墨,膨胀石墨粒度为100目,混合均匀,在40℃~50℃温度下熔化三水硝酸锂相变材料,使其被膨胀石墨均匀、充分吸收,冷却至室温(或25℃以下)后,得到三水硝酸锂相变材料-膨胀石墨复合物。
三水硝酸锂相变材料-膨胀石墨复合物的熔点为29℃,相变焓为200J/g,导热系数为5.0W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减30%~50%。该复合物不具有可拉伸性和可压缩性。
实施例2
按照重量比78.5:1.5:20称取十水硫酸钠(芒硝)相变材料(作为水合盐)、成核剂(硼砂)和膨胀蛭石(作为多孔载体),膨胀蛭石粒度为200目,混合均匀,在50℃~60℃温度下熔化十水硫酸钠相变材料,使其被膨胀蛭石均匀、充分吸收,冷却至室温(25℃以下)后得到十水硫酸钠相变材料-膨胀蛭石复合物备用。
以二水氯化钡(作为沉淀剂)、黄原胶(作为成胶物质)、葡萄糖(抗氧化剂,防止黄原胶在长期使用过程中氧化)、纳米铜粉(作为传热强化剂)和钠基蒙脱土(作为成胶物质)与制备的十水硫酸钠相变材料-膨胀蛭石复合物研磨混合,二水氯化钡、黄原胶、葡萄糖、纳米铜粉和钠基蒙脱土与十水硫酸钠相变材料-膨胀蛭石复合物充分混合后,加入适量水,搅拌使其凝胶化,二水氯化钡、黄原胶(作为成胶物质)、葡萄糖、纳米铜粉和钠基蒙脱土分别占水凝胶重量的7wt%、3wt%、0.2wt%、2wt%、2wt%,水凝胶与十水硫酸钠相变材料-膨胀蛭石复合物的质量比约为35:65。制得的水凝胶-十水硫酸钠-膨胀蛭石复合相变储能材料,密封备用。
经测算,该相变储能材料熔点为31℃,相变焓为80J/g,导热系数为0.45W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减1%。该相变储能材料可拉伸至原长度的1.10倍,压缩至原体积的85%。
对比例2
按照重量比78.5:1.5:20称取十水硫酸钠(芒硝)相变材料、成核剂(硼砂)和膨胀蛭石,膨胀蛭石粒度为200目,混合均匀,在50℃~60℃温度下熔化十水硫酸钠相变材料,使其被膨胀蛭石均匀、充分吸收,冷却至室温(25℃以下)后得到十水硫酸钠相变材料-膨胀蛭石复合物。
十水硫酸钠相变材料-膨胀蛭石复合物的熔点为31℃,相变焓为120J/g,导热系数为0.55W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减70%~80%。该复合物不具有可拉伸性和可压缩性。
实施例3
按照重量比50:50称取六水氯化镁和六水氯化钙(作为水合盐),制备六水氯化镁-六水氯化钙水合盐相变材料,按照重量比83:2:15称取六水氯化镁-六水氯化钙水合盐相变材料、成核剂(八水氢氧化钡)和多孔碳(作为多孔载体),多孔碳粒度为400目,混合均匀,在40℃~50℃温度下使水合盐相变材料被多孔碳均匀、充分吸收,冷却至20℃以下,得到六水氯化镁-六水氯化钙相变材料-多孔碳复合物备用。
制备含15wt%二氧化硅(无机硅溶胶中的胶体颗粒,是形成水溶胶或水凝胶的有效成分,形成凝胶后以水合二氧化硅形式存在)、10wt%碳酸钠(作为沉淀剂)、1wt%纳米金属锌粉(作为传热强化剂)和2wt%聚丙烯酸(作为有机凝胶)、余量为水的水溶胶,与六水氯化镁-六水氯化钙相变材料-多孔碳复合物混合,水溶胶与复合物的质量比为2:1,均匀混合后,冷冻干燥脱除部分水分,升温解冻后获得水凝胶-六水氯化镁-六水氯化钙-多孔碳复合相变储能材料,密封备用。
经测算,该相变储能材料熔点为23℃,相变焓为30J/g,导热系数为3.0W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减0.3%。该相变储能材料可拉伸至原长度的1.25倍,压缩至原体积的80%。
对比例3
按照重量比50:50称取六水氯化镁和六水氯化钙,制备六水氯化镁-六水氯化钙水合盐相变材料,按照重量比83:2:15称取六水氯化镁-六水氯化钙水合盐相变材料、成核剂(八水氢氧化钡)和多孔碳,多孔碳粒度为400目,混合均匀,在40℃~50℃温度下使水合盐相变材料被多孔碳均匀、充分吸收,冷却至20℃以下,得到六水氯化镁-六水氯化钙相变材料-多孔碳复合物。
六水氯化镁-六水氯化钙相变材料-多孔碳复合物的熔点为23℃,相变焓为45J/g,导热系数为3.0W·m-1·K-1(25.0℃),循环1000次后相变焓衰减60%~80%。该复合物不具有可拉伸性和可压缩性。
依照本发明内容进行工艺参数调整,均可制备本发明的三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料,并表现出与实施例1-3基本一致的性能。
由以上实施例和对比例可知,三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料与水合盐-多孔载体复合材料相比较,可明显提高水合盐相变储能材料的吸放热循环稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料,其特征在于,掺杂有沉淀剂的水凝胶完全包覆于水合盐-多孔载体复合物外,其中:所述水合盐-多孔载体复合物包括多孔载体和吸附于所述多孔载体的开放孔道内的水合盐,位于所述开放孔道的开放端的水合盐与沉淀剂反应形成水不溶物原位沉淀,封堵所述开放端;
所述沉淀剂为碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氯化镁、氯化钙、氯化钡、水玻璃、硅酸钠或水溶性磷酸盐中的一种或任意比例的混合物;
所述水合盐为水合氯化镁、水合氯化钙、八水氢氧化钡、十水硫酸钠、十二水碳酸钠或六水硝酸镁中的一种或任意比例的混合物;
所述多孔载体为多孔硅、膨胀石墨、膨胀蛭石、多孔碳或膨胀珍珠岩,所述多孔载体的颗粒粒度为100 ~400目;
所述水凝胶为无机凝胶或有机凝胶;
所述无机凝胶为蒙脱土、膨润土或硅凝胶中的一种或任意比例的混合物;
所述有机凝胶为聚丙烯酸、淀粉、聚乙烯醇、羧基纤维素、羧基纤维素钠、琼脂、聚糖、黄原胶、明胶、甲壳糖、纤维素醚、海藻酸钠或聚氨酯中的一种或任意比例的混合物;
所述水凝胶、沉淀剂与所述水合盐-多孔载体复合物的质量比为(15~50): (1~10):(85~50),所述水合盐-多孔载体复合物中水合盐与多孔载体的质量比为(70~80):(10~20);
基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料通过以下方法制备:
步骤1,水凝胶与沉淀剂的混合物直接与水合盐-多孔载体复合物混合;
或者水凝胶与沉淀剂的混合物与水合盐-多孔载体复合物混合后部分脱水形成凝胶;
所述步骤1中的混合为超声混合、剧烈搅拌混合或加热混合;
所述水合盐中还包括成核剂,所述成核剂的质量小于等于所述水合盐质量的5%;
所述步骤1中所述水合盐-多孔载体复合物通过以下方法中的一种制备:
A,常压熔化混合:常压下熔化后的水合盐与成核剂的混合物依靠毛细作用进入多孔载体的孔道;
B,负压孔道吸入:把水合盐与成核剂的混合物和多孔载体混合后放入容器,密闭环境抽真空,加热熔化,熔化过程中持续抽真空,熔化后,迅速放入空气,促使熔化后的水合盐体系更多进入多孔载体的孔道内部;
C,先把多孔载体放入密闭容器,抽真空,然后通入熔化后的水合盐与成核剂的混合物;
D,在多孔载体和熔化态的水合盐与成核剂的混合物混合后,辅助超声排气,促使孔道内气体及孔道外壁吸附气体排出;
E,在多孔载体和熔化态的水合盐与成核剂的混合物混合后,在密闭容器中通入气体,增大容器内压力,促使熔化的水合盐体系进入多孔载体的孔道内部;
还包括步骤2,除去多余的水凝胶与沉淀剂的混合物。
2.如权利要求1所述的基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料,其特征在于,
所述水凝胶中添加有抗氧化剂和/或传热强化剂,所述抗氧化剂为维生素或络氨酸,所述抗氧化剂的质量为所述水凝胶质量的0.1 wt%~0.5wt%;
所述传热强化剂为金属纳米粉末、陶瓷纳米粉末或石墨粉末中的一种或任意比例的混合物,所述传热强化剂的质量为所述水凝胶质量的0.5wt%~2wt%。
3.如权利要求1-2中任一项所述的基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料作为相变储能材料的应用。
4.如权利要求3所述的应用,其特征在于,所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料作为具有可塑性和弹性相变储能材料的应用,所述基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料可拉伸至原长度的1.05~1.25倍,压缩至原体积的95%~80%。
5.如权利要求1-2中任一项所述的基于三重锁定的水合盐-多孔载体复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,水凝胶与沉淀剂的混合物直接与水合盐-多孔载体复合物混合;
或者水凝胶与沉淀剂的混合物与水合盐-多孔载体复合物混合后部分脱水形成凝胶;
所述步骤1中的混合为超声混合、剧烈搅拌混合或加热混合;
所述步骤1中所述水合盐-多孔载体复合物通过以下方法中的一种制备:
A,常压熔化混合:常压下熔化后的水合盐与成核剂的混合物依靠毛细作用进入多孔载体的孔道;
B,负压孔道吸入:把水合盐与成核剂的混合物和多孔载体混合后放入容器,密闭环境抽真空,加热熔化,熔化过程中持续抽真空,熔化后,迅速放入空气,促使熔化后的水合盐体系更多进入多孔载体的孔道内部;
C,先把多孔载体放入密闭容器,抽真空,然后通入熔化后水合盐与成核剂的混合物;
D,在多孔载体和熔化态的水合盐与成核剂的混合物混合后,辅助超声排气,促使孔道内气体及孔道外壁吸附气体排出;
E,在多孔载体和熔化态的水合盐与成核剂的混合物混合后,在密闭容器中通入气体,增大容器内压力,促使熔化的水合盐体系进入多孔载体的孔道内部;
还包括步骤2,除去多余的水凝胶与沉淀剂的混合物,所述步骤2中通过挤压、高速离心或溶胶化热滤除去多余的水凝胶与沉淀剂的混合物。
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WO2017020574A1 (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 江苏启能新能源材料有限公司 | 一种稳定的无机水合盐基相变储热材料及其制备方法 |
CN107216859A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-29 | 华南理工大学 | 一种包覆型水合盐储热材料及制备方法 |
Family Cites Families (11)
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---|---|---|---|---|
GB1584559A (en) * | 1977-06-10 | 1981-02-11 | Calor Group Ltd | Thermal energy storage materials |
DE3278911D1 (en) * | 1981-05-16 | 1988-09-22 | Nippon Oil Co Ltd | Process for the preparation of gel for use as cooling medium |
US4412931A (en) * | 1982-09-13 | 1983-11-01 | The Dow Chemical Company | Reversible phase change compositions of calcium chloride hexahydrate with a potassium salt |
US4421662A (en) * | 1982-09-13 | 1983-12-20 | Olin Corporation | Nonaqueous purification of mixed nitrate heat transfer media |
CN100427562C (zh) * | 2006-06-24 | 2008-10-22 | 浙江华特新材料股份有限公司 | 膜包覆多孔吸附型无机相变复合材料生产方法 |
CN101333432B (zh) * | 2007-12-14 | 2010-09-15 | 电子科技大学 | 硅溶胶定形的石蜡复合相变储能材料的制备方法 |
CN101294064A (zh) * | 2008-06-24 | 2008-10-29 | 武汉理工大学 | 一种多孔复合无机相变材料的制备方法 |
CN102516948B (zh) * | 2011-12-06 | 2013-11-27 | 辽宁科隆精细化工股份有限公司 | 一种合成peg相变保温材料的工艺 |
JP6332812B2 (ja) * | 2013-08-23 | 2018-05-30 | 国立大学法人神戸大学 | 硬殻マイクロカプセル化潜熱輸送物質とその製造方法 |
CN108570309A (zh) * | 2017-03-08 | 2018-09-25 | 天津宇鹏顺保温材料科技有限公司 | 相变蓄热保温材料及制备方法 |
CN108676550B (zh) * | 2018-07-04 | 2021-01-22 | 山东建筑大学 | 一种无机水合盐多孔碳复合相变材料及其制备方法 |
-
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017020574A1 (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 江苏启能新能源材料有限公司 | 一种稳定的无机水合盐基相变储热材料及其制备方法 |
CN107216859A (zh) * | 2017-06-13 | 2017-09-29 | 华南理工大学 | 一种包覆型水合盐储热材料及制备方法 |
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