[發明專利]用于蓄熱或蓄冷的蓄能復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 01119014.0
• 申請日: 2001-05-15
• 公開（公告）號: CN1323870A
• 公開（公告）日: 2001-11-28
• 發明（設計）人: M·紐舒茨;M·尼曼
• 申請（專利權）人: 默克專利股份有限公司
• 主分類號: C09K5/02
• 分類號: C09K5/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 段承恩

本發明涉及通過對壓縮的膨脹石墨基體用相變材料(PCM)進行真空浸漬，將熱能或冷能以相變熱的形式加以蓄集的蓄能復合材料的制備方法，所述相變熱來自于壓縮的膨脹石墨基體和加入所述基體中的相變材料(PCM)。

熱能的蓄集，不管是以熱的形式還是以冷形式，在許多方面都相當有價值。首先，高效率的蓄能技術可以使能量的供給與需求暫時地、局部上得以緩解，而且，其次，還能夠使可周期性獲得的能源，例如，太陽能得到更有效的利用。從環境保護和經濟可行性上考慮，這樣做的優越之處尤其顯著。一種蓄熱或蓄冷的技術基于具有熱彈性的相變的利用，所述熱彈性是或者基于聚集狀態的變化或者基于化學反應。在多數情況下，借助使用PCM(相變材料)使固/液相變用于能量目的。一種重要的相變材料的例子是用于蓄冷的水。然而，也可以利用其它相變，例如，固/氣或液/氣相變。

然而，大多數已知的熱能蓄集技術必須克服一種或多種下述技術困難：相變期間的體積變化、過冷、低的熱導性、組元的偏析、復雜的熱交換過程和溫度控制。

DE196?30?073A1介紹了一種用于蓄熱或蓄冷的蓄能復合材料及其制備方法。所述復合材料包含堆積密度超過75g/升的已在真空下浸漬有固/液相變材料(PCM)的惰性石墨基體。所述石墨基體具有高孔隙率，并且可使PCM加入的體積比最高達至多90％，而且不會由于相變期間的體積變化而破壞。蓄能復合材料中高的PCM加入比例很重要，因為這樣可獲得高的能量密度。該方案的一個優點是使用本身具有高的導熱性的石墨作為基體材料，因為石墨基本呈化學惰性，對PCM幾乎無任何限制。

然而，在DE196?30?073A1中介紹的蓄能復合材料存在與其制備方法(真空浸漬)有關的一些不足之處。所述方法的特征在于在進行浸漬之前，將已由壓縮的膨脹石墨制成的基體在低于10毫巴的壓力下加熱，加熱溫度優選高于熔點10-40K，但至多不高于PCM的汽化溫度。通過將通向盛放PCM的容器的閥門打開，那時多余的熔融PCM就會被吸入石墨基體。然后，優選將所獲蓄能復合材料冷卻至低于室溫溫度以下，以便在貯存容器關閉之前減少PCM氣體的逸出。使用兩個容器分別盛放石墨基體和PCM會造成設備及運行的費用，包括溫度和壓力控制的費用非常高。

因此，本發明的目的是提供一種用固/液相變材料(PCM)對壓縮的膨脹石墨基體進行真空浸漬的改進的方法，以便獲得一種蓄能復合材料，所述蓄能復合材料具有高的彈性/穩定性，高的導熱性，并且由于PCM加入比例高還具有高的能量密度，高的能量密度是大量PCM產生的附加結果，而且，與現有技術相比，所述方法的實施大為簡化，并且，因此成本也明顯降低。

根據本發明，所述目的由根據權利要求1的真空浸漬方法來實現。本申請主題中的有利且優選的實施方案在子權利要求中給出。

因此，本發明的主題是一種通過用相變材料(PCM)對壓縮的膨脹石墨基體進行真空浸漬，來制備出由所述基體和浸漬所述基體中的PCM構成的、用于蓄熱或蓄冷的蓄能復合材料的方法，所述方法的特征在于將處于大氣壓力下并且部分或者完全浸于在熔融PCM中的基體固定在浸漬容器內部，然后，對所述浸漬容器進行抽空直至填充在基體中的PCM達到所要求的加入量。

優選將浸漬容器抽空至與熔融PCM的蒸汽壓相當的壓力。

已發現，優選通過對浸漬容器的尺寸進行選擇，使填充后容器中殘留氣體空間大致與熔融PCM的體積相當。

令人驚奇地，已證實：僅僅使用一個容器，也就是浸漬容器，即利用在抽空之前使PCM與基體直接接觸的本發明的用PCM真空浸漬石墨基體的方法不會產生例如由于多孔石墨基體的脫氣受到抑制或損害而對所獲得的蓄能復合材料的產品質量造成的任何損害，而且，此外，設備的復雜程度也大為簡化。不需要在外部容器中加熱所述PCM，即，不需要分別對溫度加以控制，而是將所述設備作為一個整體(通常以干燥器形式)，暴露于熱源(例如干燥箱)。這樣也消除了借助各種閥門進行壓力調整(抽空)以及進行復雜的計量調節。根據本發明，優選將浸漬容器抽空至達到熔融PCM的沸點時的壓力，然后借助閥門將容器關閉。結果，不必像在現有技術中所描述的那樣，將蓄能復合材料冷卻至室溫，以便在貯存容器關閉之前減少PCM氣體的逸出。當使用水合鹽類作為PCM時根據本發明可能必須實施的唯一控制涉及相應水量的前述的計量，所述水量用于補償當使用非常大的氣體空間時由蒸發所引起的水的喪失。