一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料及其制备方法

本发明属于储能材料，具体是一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料及其制备方法。

背景技术：

1、相变储能技术，即通过物理或化学变化，将一种形式的能量储存，在后续的过程中释放并利用此能量，多应用于电力供应、太阳能使用、交通运输以及移动电子等设备中，能够有效提高能源利用率从而节约能源。

2、相变储能材料作为相变储能技术的关键载体，不仅节能环保，而且具有能量密度高、节能效果好、工作温度恒定、易于控制以及体积几乎不变等优点，已成为当前储能技术领域的重点研究对象之一。此外，较高的相变焓使得相变储能材料在相变过程中可以吸收或者释放大量的热能。

3、石蜡作为一种有机类相变储能材料，其成型较为优良，无过冷和相分离现象，性能较稳定，王若钰等使用熔融混合法得到了一种低相变温度、高潜热的c14～c18石蜡基共熔相变材料，其熔点和相变焓分别为1.0℃和205kj/kg。尽管优点众多，但导热系数相对偏低(约0.2w/(m·k))，使石蜡相变储能的应用大大受阻。

4、拥有空间网络结构的石墨烯泡沫可以增加与相变储能材料的接触面积，这有利于提高相变储能材料的导热性和力学性能。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料及其制备方法，提高了相变储能材料的导热性能和储能效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、在25～35℃下，按照重量份取91.5-99份偶数碳正构烷烃和0.1-1份取代芳酰胺型β成核剂混合，搅拌并超声分散，得到石蜡相变储能材料；

5、步骤2、在25～40℃下，按照质量比1：(3-6)取石墨烯纳米颗粒与石蜡修饰剂混合，依次搅拌、离心和烘干后，得到石蜡修饰剂修饰的高导热石墨烯纳米颗粒；

6、所述石蜡修饰剂为硅烷偶联剂kh570、kh550或kh12中的一种；

7、步骤3、在25℃下，按照重量份将90-100份石蜡相变储能材料、10-30份可相变的储能聚乙二醇二丙烯酸酯单体和双季戊四醇六丙烯酸酯的混合物、1-5份石蜡修饰剂修饰的高导热石墨烯纳米颗粒和0.1-10份多层组装的石墨烯泡沫混合，搅拌均匀后，得到前驱物；

8、步骤4、利用波长为365nm、光照强度为1-800mw/cm2的紫外光照射前驱物0.5-1.5h，得到石蜡/石墨烯复合相变储能材料。

9、进一步地，所述步骤1的偶数碳正构烷烃是正十二烷、正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十四烷和正二十八烷中的一种或多种。

10、进一步地，所述步骤1的搅拌是在100-700r/min的转速下搅拌10-25min。

11、进一步地，所述步骤1的超声分散时间为15-30min。

12、进一步地，所述步骤2的搅拌是在500-3500r/min的转速下搅拌10-20min。

13、进一步地，所述步骤2的离心是在9000-12000r/min的转速下离心5-10min。

14、进一步地，所述步骤2的烘干温度为50-70℃。

15、进一步地，所述步骤3的可相变的储能聚乙二醇二丙烯酸酯单体和双季戊四醇六丙烯酸酯的混合物包括5-20重量份聚乙二醇二丙烯酸酯ⅰ、1-4重量份聚乙二醇二丙烯酸酯ⅱ、1-3重量份聚乙二醇二丙烯酸酯ⅲ和1-3重量份双季戊四醇六丙烯酸酯；

16、所述聚乙二醇二丙烯酸酯ⅰ、聚乙二醇二丙烯酸酯ⅱ和聚乙二醇二丙烯酸酯ⅲ的聚乙二醇段的分子量分别为2300、200和400。

17、进一步地，所述步骤3的搅拌是在300-1500r/min的转速下搅拌20-30min。

18、一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料。

19、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

20、由于石蜡作为典型的相变储能材料，具备化学性质稳定、无腐蚀性、无毒无害、相变潜热高、价格低廉，与封装材料石墨烯泡沫兼容性优良等优点，先利用石蜡修饰剂修饰石墨烯纳米颗粒，使其拥有良好的尺寸稳定性，在应用过程中长期保持尺寸稳定不变形，同时能够进一步改善相变渗漏问题，加入可相变的储能聚乙二醇二丙烯酸酯单体的混合物后可以改善填充料低的问题，然后利用石墨烯泡沫具有单层平面内导热系数高和超大的形状比(直径/厚度比)，易在基体中形成链或网络，在低填充量下可以显著增强基体的导热性能的特征，对石蜡相变储能材料改性，可以显著地减少相变储能材料的吸收和释放能量时间的性质，从而制备出具有导热系数高、储能效率高、力学性能高、相变温度范围广、相变焓值大和吸/放热速率快的石蜡/石墨烯复合相变储能材料。此外，本发明的制备方法简单，环保无污染，而且成品率高。

技术特征：

1.一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的偶数碳正构烷烃是正十二烷、正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十四烷和正二十八烷中的一种或多种。

3.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的搅拌是在100-700r/min的转速下搅拌10-25min。

4.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的超声分散时间为15-30min。

5.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的搅拌是在500-3500r/min的转速下搅拌10-20min。

6.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的离心是在9000-12000r/min的转速下离心5-10min。

7.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的烘干温度为50-70℃。

8.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3的可相变的储能聚乙二醇二丙烯酸酯单体和双季戊四醇六丙烯酸酯的混合物包括5-20重量份聚乙二醇二丙烯酸酯ⅰ、1-4重量份聚乙二醇二丙烯酸酯ⅱ、1-3重量份聚乙二醇二丙烯酸酯ⅲ和1-3重量份双季戊四醇六丙烯酸酯；

9.根据权利权利要求1所述的石蜡/石墨烯复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3的搅拌是在300-1500r/min的转速下搅拌20-30min。

10.一种如权利要求1～9任一项所述方法制备的石蜡/石墨烯复合相变储能材料。

技术总结
本发明公开了一种石蜡/石墨烯复合相变储能材料及其制备方法，方法包括：1、按重量份取偶数碳正构烷烃和取代芳酰胺型β成核剂混合，搅拌并超声分散，得石蜡相变储能材料；2、按质量比取石墨烯纳米颗粒与石蜡修饰剂混合，依次搅拌、离心和烘干后，得到石蜡修饰剂修饰的高导热石墨烯纳米颗粒；3、按重量份将石蜡相变储能材料、可相变的储能聚乙二醇二丙烯酸酯单体和双季戊四醇六丙烯酸酯的混合物、石蜡修饰剂修饰的高导热石墨烯纳米颗粒和多层组装的石墨烯泡沫混合，搅拌均匀后，得到前驱物；4、用波长为365nm、光照强度为1‑800mW/cm<supgt;2</supgt;的紫外光照射前驱物，得到石蜡/石墨烯复合相变储能材料，提高了相变储能材料的导热性能和储能效率。

技术研发人员：王冬,吴永乐,贺泽民,赵玉真,郎婷婷,赵相融
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13