CN115746795A - 一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，属于复合功能材料技术领域。该碳化硅气凝胶基复合相变储能材料由质量百分比为0.8％～15.6％的碳化硅气凝胶、0.1‑1％的界面改性剂和83.4％～99.1％的相变物质制得。所用碳化硅为具有三维联通网络结构的碳化硅纳米线气凝胶，相变物质均匀填充在碳化硅纳米线气凝胶的空隙中；本发明所采用的的复合方法为真空浸渍法，所得碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的相变潜热为相变物质理论潜热的83～99％。本发明所采用的的界面改性方法为化学气相合成法，所得界面改性后的表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶相变材料热导率提高至改性前的1.2‑3倍，实现了光热转化和热能储存，提高太阳能利用率至改性前的3‑8倍。
Description
技术领域
本发明属于复合功能材料技术领域，具体涉及一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料及其制备方法和应用。
背景技术
有机相变储热材料具有优异的热性能、稳定的化学性质、天然无腐蚀、相变过程体积变化小、安全可靠、价格低廉等诸多优点，相变温度范围广，可调节至人体的舒适温度，在储能领域具有广阔的应用前景。
然而，有机相变储热材料存在导热率低和熔化后易泄露的问题，这在一定程度上限制了其单独使用。通常可通过混入石墨和金属颗粒等导热率高的材料提高有机相变储热材料导热率。防止泄露的常用方法是将有机相变物质封装在基体材料中制备定形复合相变储热材料。常用的基体材料包括：多孔陶瓷、混凝土、二氧化硅、聚合物、天然粘土和膨胀珍珠岩等。在这些基体材料中，多孔陶瓷由于孔隙率高、孔径可调、结构稳定、机械性能好、易于加工等优势，被认为是一种理想的基体材料。但是，由于多孔陶瓷与有机相变物质表面差异性较大，界面连接主要为物理结合，界面热阻较大，降低了复合材料的传热效率，从而影响材料的热性能。常用的直接混入石墨和金属颗粒等方法因无法很好的解决复合材料界面传热问题，对复合材料的性能提升效果有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料及其制备和应用，用于解决传统有机相变储热材料存在的导热率低，太阳能利用率低的缺点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，以质量百分比计，由0.8％～15.6％的碳化硅气凝胶、0.1％～1％的界面改性剂和83.4％～99.1％的相变物质制得，界面改性剂包覆在碳化硅气凝胶表面，相变物质均匀填充于碳化硅气凝胶的孔隙中。
优选地，所述碳化硅气凝胶为碳化硅纳米线气凝胶。
进一步优选地，所述碳化硅纳米线气凝胶中纳米线的直径为20～110nm，纳米线的长度为20～500μm，碳化硅纳米线气凝胶的密度为10～300mg/cm3，且通过压缩能够调控。
优选地，所述界面改性剂为碳、硫、氧化钼和氧化锰中的一种或几种。
优选地，所述相变物质为硬脂酸、溴化锂、硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂中的一种或几种。
本发明还公开了上述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
1)通过化学气相合成法将界面改性剂包覆于碳化硅气凝胶表面，得到表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
2)相变物质熔化后倒入装有表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶的模具中，真空反应，冷却后，得到碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。
优选地，步骤1)中，所述界面改性剂为甲烷与氢气的混合气体，包覆方式为固定流速保温方式或气流带动方式。
优选地，步骤2)中，相变物质的熔化温度为90℃。
优选地，步骤2)中，真空反应条件为-0.8Ma个大气压，真空反应时间为30分钟。
本发明还公开了上述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料作为太阳能储热材料中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，其成分中的基体碳化硅气凝胶使得该复合相变材料的相变潜热达到了相变物质理论潜热的83％～99％，界面改性剂使得该碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的导热率提高至改性前的1.2～3倍，实现了光热转化和热能储存，提高太阳能利用率至改性前的3～8倍，较高质量分数的相变物质均匀填充在表面包覆界面改性剂的碳化硅气凝胶的孔隙中，使制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料具有焓值可调、高热导率、可压缩性、高稳定性等优点。
进一步的，基体为碳化硅纳米线气凝胶，具有三维联通网络结构，低密度，高气孔率，高导热率及高热稳定性等优点。
进一步的，界面改性剂为碳、硫、氧化钼或氧化锰中的任意一种或几种，对基体碳化硅纳米线气凝胶进行界面改性，使得碳化硅纳米线表面包覆碳层、硫层、氧化钼层或氧化锰层；得到的表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶的导热率大大提升，同时，黑色材料的碳、氧化钼或氧化锰的加入，实现了复合材料的光热转化和热能储存，提高了复合材料对太阳能的利用率，大大扩展了其在太阳能储热方面的应用。
本发明所公开的一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，通过化学气相合成法将改性剂包覆于气相合成法制得的碳化硅纳米线气凝胶表面，得到的表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶的导热率是改性前碳化硅气凝胶的1.2～3倍；太阳能利用率是改性前碳化硅气凝胶的3～8倍；较高质量分数的相变物质与表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶在真空条件下反应，使制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料实现了光热转化和热能储存，提高了对太阳能的利用率。
本发明制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料应用于太阳能储热材料中，碳化硅气凝胶基复合相变储能材料对光热表现出高敏感性，且升温速率极快，可以快速利用太阳能吸热，太阳能利用率得到了很大程度的提升。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的SEM图；
图2为本发明实施例1制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料与纯硬脂酸的在光照条件下的红外热成像温度-时间图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明所用的碳化硅气凝胶是采用ZL201811626203.6发明专利所公开的技术制备的，制备方法为：将硅氧烷、水、乙醇按一定质量比制得溶胶，采用抽滤方法，将溶胶浸入短切碳纤维相互搭接成多孔三维骨架；将多孔三维骨架于空气中加热至硅氧烷溶胶的固化温度，保温处理，再于氩气保护气氛中升温至1200℃～1700℃，保温一定时间；将热解后的三维骨架于空气中加热至400℃～1000℃，保温一定时间，获得高联通碳化硅纳米线气凝胶。
实施例1
一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将上述制备的0.3208g的高联通的碳化硅纳米线气凝胶加工为直径为2cm，高为1cm的圆柱体；
2)利用化学气相合成技术将甲烷与氢气的混合气体作为界面改性剂，采用固定流速保温方式包覆于碳化硅纳米线气凝胶表面，使得纳米线表面包覆石墨烯形态的碳层，得到表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
3)用90℃加热台将0.9000g的相变物质硬脂酸熔化，将熔融的硬脂酸倒入装有表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶模具中，放入真空容器中，用真空泵抽真空至-0.8Ma个大气压，保持30分钟，使得熔化的硬脂酸被装载到碳化硅纳米线的孔隙中。将真空容器冷却，取出模具中表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶/硬脂酸复合相变材料，即得到最终的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。
参见图1为本实施例1制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的SEM图，可见硬脂酸与碳化硅纳米线结合较为紧密。所得表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶/硬脂酸复合相变材料的储热容量为179.6J/g，达到纯硬脂酸(储热容量为187.8J/g)的95.6％。所得复合相变储热材料的热导率为0.3925W/m*K，相比纯硬脂酸(热导率为0.2316W/m*K)提高了69.5％，是改性前碳化硅气凝胶(热导率为0.2786W/m*K)的1.4倍。将制备所得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料放于120℃的加热台上，使用红外热成像仪器拍摄，记录复合材料的温度变化。
参见图2为本实施例1制得的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料与纯硬脂酸在光照条件下的红外热成像温度-时间图，可见碳化硅气凝胶基复合相变储能材料对光热极其敏感，升温速率极快，可以快速利用太阳能吸热，太阳能利用率达85％，是纯硬脂酸(太阳能利用率约为10％)的8.5倍，是改性前的4.5倍。
实施例2
1)将气相合成法制得的0.1015g的高联通碳化硅纳米线气凝胶加工为所需尺寸直径为2cm，高为1cm的圆柱体；
2)利用化学气相合成技术将1.5g的单质硫及0.6g的MoO3作为界面改性剂，采用气流带动方式包覆于碳化硅纳米线气凝胶表面，使得纳米线表面包覆硫化钼纳米片层，得到表面包覆纳米硫化钼层的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
3)用90℃加热台将1.0g的硬脂酸熔化，将熔融的硬脂酸倒入装有表面包覆纳米硫化钼层的碳化硅气凝胶模具中，放入真空容器中，用真空泵抽真空至-0.8Ma个大气压，保持30分钟，使得熔化的硬脂酸被装载到碳化硅纳米线的孔隙中。将真空容器冷却，取出模具中的表面包覆纳米硫化钼层的碳化硅气凝胶/硬脂酸复合相变材料，即得到最终的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。所得碳化硅气凝胶基复合相变储能材料储热容量为159.7J/g，达到纯硬脂酸(储热容量为187.8J/g)的85.1％。所得复合相变储热材料的热导率为0.3390W/m*K，相比纯硬脂酸(热导率为0.2316W/m*K)提高了46.4％，是改性前碳化硅气凝胶(热导率为0.2786W/m*K)的1.2倍。
实施例3
1)将气相合成法制得的0.0262g的高联通碳化硅纳米线气凝胶加工为所需尺寸直径为2cm，高为1cm的圆柱体；
2)利用化学气相合成技术将甲烷与氢气的混合气体作为界面改性剂，采用固定流速保温方式包覆于碳化硅纳米线气凝胶表面，使得纳米线表面包覆石墨烯形态的碳层，得到表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
3)将250g的溴化锂溶于200mL的去离子水中，配置成饱和溴化锂溶液，将碳化硅气凝胶浸入饱和溴化锂溶液中，放入真空容器中，用真空泵抽真空至-0.8Ma个大气压，保持90分钟，使得饱和溴化锂溶液被装载到碳化硅纳米线的孔隙中。取出容器中填满了饱和溴化锂溶液的碳化硅气凝胶，放置在80℃的烘箱内保温24小时，即得到最终的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。
实施例4
1)将气相合成法制得的0.0216g的高联通碳化硅纳米线气凝胶加工为所需尺寸直径为2cm，高为1cm的圆柱体；
2)利用化学气相合成技术将甲烷与氢气的混合气体作为界面改性剂，采用固定流速保温方式包覆于碳化硅纳米线气凝胶表面，使得纳米线表面包覆石墨烯形态的碳层，得到表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
3)将40g的硫酸钠溶于200mL的去离子水中，配置成饱和硫酸钠溶液，将碳化硅气凝胶浸入饱和硫酸钠溶液中，放入真空容器中，用真空泵抽真空至-0.8Ma个大气压，保持90分钟，使得饱和硫酸钠溶液被装载到碳化硅纳米线的孔隙中。取出容器中填满了饱和硫酸钠溶液的碳化硅气凝胶，放置在60℃的烘箱内保温24小时，即得到最终的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。
实施例5
1)将气相合成法制得的0.0305g的高联通碳化硅纳米线气凝胶加工为所需尺寸直径为2cm，高为1cm的圆柱体；
2)利用化学气相合成技术将甲烷与氢气的混合气体作为界面改性剂，采用固定流速保温方式包覆于碳化硅纳米线气凝胶表面，使得纳米线表面包覆石墨烯形态的碳层，得到表面包覆石墨烯层的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
3)将200g的硝酸钠及50g硝酸钾溶于200mL的去离子水中，配置成饱和硝酸钠/硝酸钾混合溶液，将碳化硅气凝胶浸入饱和硝酸钠/硝酸钾混合溶液中，放入真空容器中，用真空泵抽真空至-0.8Ma个大气压，保持90分钟，使得饱和硝酸钠/硝酸钾混合溶液被装载到碳化硅纳米线的孔隙中。取出容器中填满了饱和硝酸钠/硝酸钾混合溶液的碳化硅气凝胶，放置在60℃的烘箱内保温24小时，即得到最终的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，其特征在于，以质量百分比计，由0.8％～15.6％的碳化硅气凝胶、0.1％～1％的界面改性剂和83.4％～99.1％的相变物质制得，界面改性剂包覆在碳化硅气凝胶表面，相变物质均匀填充于碳化硅气凝胶的孔隙中。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，其特征在于，所述碳化硅气凝胶为碳化硅纳米线气凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，其特征在于，所述碳化硅纳米线气凝胶中纳米线的直径为20～110nm，纳米线的长度为20～500μm，碳化硅纳米线气凝胶的密度为10～300mg/cm3，且通过压缩能够调控。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，其特征在于，所述界面改性剂为碳、硫、氧化钼和氧化锰中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅气凝胶基复合相变储能材料，其特征在于，所述相变物质为硬脂酸、溴化锂、硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂中的一种或几种。
6.权利要求1～5中任意一项所述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过化学气相合成法将界面改性剂包覆于碳化硅气凝胶表面，得到表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶，并放入模具中；
2)相变物质熔化后倒入装有表面包覆改性剂的碳化硅气凝胶的模具中，真空反应，冷却后，得到碳化硅气凝胶基复合相变储能材料。
7.根据权利要求6所述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述界面改性剂为甲烷与氢气的混合气体，包覆方式为固定流速保温方式或气流带动方式。
8.根据权利要求6所述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，相变物质的熔化温度为90℃。
9.根据权利要求6所述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，真空反应条件为-0.8Ma个大气压，真空反应时间为30分钟。
10.权利要求1～5中任意一项所述的碳化硅气凝胶基复合相变储能材料作为太阳能储热材料中的应用。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5855953A (en) * | 1994-03-31 | 1999-01-05 | The Regents, University Of California | Aerogel composites and method of manufacture |
| KR20100070917A (ko) * | 2008-12-18 | 2010-06-28 | 제일모직주식회사 | 상변화물질-에어로겔 복합체 및 그 제조 방법 |
| CN103288416A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-11 | 东华大学 | 一种改性三维纤维基气凝胶材料及其制备方法 |
| CN105195068A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 南京逸柔蒂雯新材料科技有限公司 | 一种改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料的制备方法 |
| CN106082341A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 东华大学 | 一种硫化钼/石墨烯‑石墨烯纳米带气凝胶复合材料的制备方法 |
| CN106955650A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-18 | 东华大学 | 一种三维多孔框架增强纤维气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109135723A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-01-04 | 湖南尚成新材料科技有限责任公司 | 一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法 |
| CN109627006A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-16 | 西安交通大学 | 一种大尺寸碳化硅气凝胶及其制备方法 |
| CN110902672A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-03-24 | 北京化工大学 | 光热效应多级结构微球形石墨烯气凝胶及其制备方法 |
| CN112226211A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-01-15 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 一种高导热复合定形相变材料的制备方法 |
| CN112521913A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-19 | 北京林业大学 | 一种SiO2气凝胶基光热功能型复合相变储能材料的制备方法 |
| CN114315365A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-12 | 南京信息工程大学 | 一种碳化硅气凝胶材料及其制备方法 |
| CN114349537A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-15 | 西安交通大学 | 一种超弹性气凝胶及其制备方法 |
| CN115232602A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-25 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 碳化硅气凝胶球、制备方法及其作为填料在导热相变复合材料的用途 |
-
2022
- 2022-11-28 CN CN202211505156.6A patent/CN115746795B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5855953A (en) * | 1994-03-31 | 1999-01-05 | The Regents, University Of California | Aerogel composites and method of manufacture |
| KR20100070917A (ko) * | 2008-12-18 | 2010-06-28 | 제일모직주식회사 | 상변화물질-에어로겔 복합체 및 그 제조 방법 |
| CN103288416A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-11 | 东华大学 | 一种改性三维纤维基气凝胶材料及其制备方法 |
| CN105195068A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 南京逸柔蒂雯新材料科技有限公司 | 一种改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料的制备方法 |
| CN106082341A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 东华大学 | 一种硫化钼/石墨烯‑石墨烯纳米带气凝胶复合材料的制备方法 |
| CN106955650A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-18 | 东华大学 | 一种三维多孔框架增强纤维气凝胶材料及其制备方法 |
| CN109135723A (zh) * | 2017-06-15 | 2019-01-04 | 湖南尚成新材料科技有限责任公司 | 一种具有热致变色功能的气凝胶复合材料及其制备方法 |
| CN109627006A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-16 | 西安交通大学 | 一种大尺寸碳化硅气凝胶及其制备方法 |
| CN110902672A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-03-24 | 北京化工大学 | 光热效应多级结构微球形石墨烯气凝胶及其制备方法 |
| CN112226211A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-01-15 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 一种高导热复合定形相变材料的制备方法 |
| CN112521913A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-19 | 北京林业大学 | 一种SiO2气凝胶基光热功能型复合相变储能材料的制备方法 |
| CN114315365A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-12 | 南京信息工程大学 | 一种碳化硅气凝胶材料及其制备方法 |
| CN114349537A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-15 | 西安交通大学 | 一种超弹性气凝胶及其制备方法 |
| CN115232602A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-25 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 碳化硅气凝胶球、制备方法及其作为填料在导热相变复合材料的用途 |
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| Publication number | Publication date |
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