一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料及其制备方法。

背景技术：

1、储热体系作为光热发电的重要组成部分，可以弥补由于太阳能本身间歇性的特点带来的能源供需不匹配的问题。

2、其中相变储热体系作为一种占地空间小，储热效率高的储热解决方案，被大规模的应用于需要储热的场景之中，并可以按需的释放热能，从而解决了供需不匹配的问题。

3、但是现有的相变储热体系虽然达到了储热密度大，储热过程稳定且储热温度可控的优势，但同时由于相变材料本身的热导率低下的问题，相变储热体系内部的热传导是目前影响相变储热系统储能效率以及系统稳定性的重大问题。

4、传统的改善热导率低的方法包括填充高导热纳米粒子和封装高导热多孔载体。但是简单的掺混或封装一方面易引起纳米粒子的团聚，另一方面多孔载体之间无法形成连通的导热路径，均在一定程度上阻碍了热量的进一步传输。所以在相变芯材与导热填料间构建导热通路，使热量得到有序快速的传输，对发展高导热高储热性能的相变材料具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料及其制备方法。

2、其中一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料为一种通过高导热骨架增强导热能力的相变储热体系，具体包括碳纳米管接枝sic陶瓷和相变熔盐，所述的碳纳米管接枝sic陶瓷形成的多孔陶瓷结构，多孔陶瓷结构的内部封装有相变熔盐。

3、在使用时，碳纳米管接枝sic陶瓷形成高导热的骨架系统，其中的相变熔盐通过相变储存或释放热能。

4、为了进一步的提升导热能力，所述的碳纳米管接枝sic陶瓷为碳化硅骨架上生长碳纳米管，构建呈骨架状结构。

5、为了进一步的提升储热密度，所述的相变熔盐为碳酸盐和氟盐复配而成，所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸锂中的一种或是混合物。该种相变储热材料也可以换成其余的，相容的储热材料。

6、一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7、s1、将多孔sic陶瓷浸泡在四水合乙酸镍溶液中，直至四水合乙酸镍溶液充分吸附在多孔sic陶瓷上；

8、s2、对浸泡后的多孔sic陶瓷进行干燥，除去骨架中的吸附水；

9、s3、将干燥后的多孔sic陶瓷进行升温加热，加热过程中的保护气氛为氮气；

10、s4、当温度达到800±100℃后，通过氮气，携带正己烷进入加热装置内，保温后进行降温处理；

11、s5、当温度降至100±10℃后关闭氮气，待降至室温后取出碳纳米管接枝sic陶瓷样品；

12、s6、将干燥后的相变熔盐平铺于坩埚底部，然后将碳纳米管接枝sic陶瓷置于相变熔盐上，继续加入相变熔盐直至碳纳米管接枝sic陶瓷被完全覆盖；

13、s7、将坩埚置于500±50℃下处理一定时间，全过程保持真空状态；

14、s8、降温至常温后取出样品，去除材料表面多余熔盐。

15、为了方便制备，步骤s1中，所述的多孔sic陶瓷的形状为高度3-5mm，直径10-15mm圆柱状坯料，四水合乙酸镍的质量浓度为0-15％，浸泡时间为5-20h。

16、进一步的，其特征在于，步骤s3中，升温按照一定的速率进行均匀升温，升温速率为1-10℃/min。

17、进一步的，正己烷的通入时间控制在1-3h，通入过程中进行保温，通入完成后进行降温。

18、有益效果：

19、本发明通过利用正己烷为碳前驱体，利用化学气相沉积法在多孔碳化硅表面生长碳纳米管，从而可以制备得到具有极强导热能力的陶瓷骨架，并通过该陶瓷骨架对相变材料进行封装，以解决现有相变储热系统导热效率低下的问题。

20、具体的来说，碳纳米管接枝碳化硅陶瓷通过一维状的碳纳米管在多孔陶瓷孔结构间构架导热桥，增加热量在陶瓷中的传输路径，实现复合相变材料的热导率。

21、该方法通过在多孔导热材料表面接枝碳纳米管构建导热网络，改善了目前多孔材料无法形成互联互通导热通路的问题，有利于实现储热材料的快速充放热。从而可以实现大规模、高寿命的相变储热系统的搭建。

技术特征：

1.一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料，其特征在于，包括碳纳米管接枝sic陶瓷和相变储能材料，所述的碳纳米管接枝sic陶瓷形成的多孔陶瓷结构，多孔陶瓷结构的内部封装有相变储能材料，所述的相变储能材料通过与多孔陶瓷结构进行热传导，并通过相变储存或释放热能。

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料，其特征在于，所述的相变储能材料为相变熔盐。

3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料，其特征在于，所述相变熔盐为三元共晶相变熔盐。

4.根据权利要求3所述的一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料，其特征在于，所述的三元共晶相变熔盐为碳酸盐和氟盐复配而成，所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸锂中的一种或是混合物。

5.一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，升温按照一定的速率进行均匀升温，升温速率为1-10℃/min。

8.根据权利要求5所述的一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料的制备方法，其特征在于，正己烷的通入时间控制在1-3h，通入过程中进行保温，通入完成后进行降温。

技术总结
本发明公开了一种碳纳米管接枝碳化硅陶瓷导热增强的相变熔盐储热材料及其制备方法，具体的来说，本发明通过气相沉积法，在多孔SiC陶瓷表面接枝碳纳米管，构建孔结构间的导热通路。通过真空浸渍法将相变熔盐封装至该陶瓷中，得到碳纳米管接枝碳化硅导热增强的相变熔盐储热材料。该储热材料储热密度高，导热性能好，实现了热量高速率高容量存储。

技术研发人员：苗琪,金翼,谈玲华,李伟伟,贾亦轩,丁宏亮,杨飒,姜金玉
受保护的技术使用者：南京金合能源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15