一种改性有机相变储能材料的制备方法与流程

文档序号:11935137阅读:294来源:国知局

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。



技术实现要素:

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。

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