[發明專利]多孔基相變儲熱顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201210198506.9
• 申請日: 2012-06-17
• 公開（公告）號: CN103509526A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 曹雪娟;何麗紅;朱洪洲;鄒曉翎;劉唐志;李菁若;張一博
• 申請（專利權）人: 曹雪娟
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C04B22/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種相變儲熱材料，具體為一種多孔基相變儲熱顆粒及其制備方法，可應用于建筑節能工程、交通工程、土木工程等領域。

背景技術

自20世紀?70年代能源危機后，相變儲能技術在工業節能和新能源領域的應用日益受到重視。隨之相變儲能的基礎和應用研究在世界發達國家迅速崛起并得到不斷發展，其研究和應用涉及材料科學、太陽能、工程熱物理、空調、建筑節能、采暖及工業廢熱利用等領域。將相變材料用于建筑節能研究是一種新興的技術，國外在20世紀90年代中期開始逐步探索相變材料在建筑行業應用的可行性問題，近年來，國際能源機構也開展了相變儲能材料在建筑節能領域方面運用的研究和應用計劃，由歐、美、日等一些發達國家參與，相繼取得了一些成果。我國在相變儲能材料方面的研究起步較晚，近年來，在相變材料熱物性及儲熱理論方面取得了一些進展。

相變儲熱是利用相變材料物態轉變過程中伴隨的能量吸收和釋放而進行的，是一種潛熱儲存方式，由于相變潛熱比物質的比熱容大，其儲熱密度比顯熱儲存高得多，且具有在相變過程中溫度基本保持不變的特性。物質的相變形式有固-固、固-液、液-氣和固-氣四種，其中固-液相變過程，材料的體積變化甚小，且相變潛熱高，因此，固-液相變被認為是最可行的相變儲熱方式，也是目前具有最大實用價值的相變儲熱方式。目前國內外研制的作為固-液相變儲能材料主要包括無機類和有機類兩種，但當相變物質處于液相狀態時往往都會面臨流動和滲漏的問題，影響其使用效果，故必須進行適當的封裝處理，如采用膠囊包裹、無機介質吸附等方式。

中國專利CN1294229C“多孔石墨基相變儲能復合材料及其制備方法”和CN101144006“一種相變儲能砂漿及制備方法”中采用多孔石墨為吸附基體；CN1303181C“建筑用相變儲能復合材料”中采用的多孔材料為膨脹黏土、膨脹頁巖、膨脹珍珠巖或膨脹粉煤灰；CN1303182C“相變儲能陶粒及其制備方法”中采用多孔黏土、頁巖、膨脹珍珠巖陶粒為基體；CN101121876“一種利用膨脹珍珠巖制備復合相變材料的方法”和CN101671136“一種基于相變蓄熱的新型儲能保溫砂漿的制備方法”中采用膨脹珍珠巖為載體；CN101348708“有機無機復合相變材料的制備方法”中無機多孔礦物為膨脹珍珠巖、海泡石、沸石或凹凸棒土；CN101747868A“一種復合相變儲能材料及其制備方法”和CN101798497A“復合相變儲能材料及其制備方法”中均以埃洛石為基體。

發明內容

本發明的目的是提供一種以多孔火山巖為基體的多孔基相變儲熱顆粒及其制備方法，該材料來源廣泛、成本低廉、儲熱效果和力學性能良好。

本發明提出的多孔基相變儲熱顆粒，以多孔火山巖為基體，其內部吸附儲存固-液相變材料，外部包覆含有導熱填料的熱固性樹脂膜層；該多孔火山巖孔隙率10%～55%，固-液相變材料的體積百分率為8%～50%，外包覆層厚度以熱固性樹脂與吸附后的多孔玄武巖相變顆粒的質量比表示，即8%～20%，導熱填料的摻量為熱固性樹脂質量的0.1%～0.8%。

所述多孔基相變儲能顆粒的基體為多孔火山巖，火山巖是火山爆發后由形成的多孔形石材，因其在表面均勻布滿氣孔，同時具有抗風化、耐高溫、吸聲降噪、吸水防滑阻熱、調節空氣濕度，改善生態環境；導電系數小、無放射性、永不褪色等特性，已成為一種新型的功能型環保材料。該火山巖直徑為50mm，高徑比為1和2的圓柱體試件單軸抗壓強度達21.5MPa和69.4MPa，力學性能良好。將火山巖破碎后用標準篩篩分：31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm等，制成多孔集料。

所述有機固-液相變材料為石蠟、聚乙二醇類（分子量2000～20000）、脂脂酸和脂肪醇類及其衍生物等一種或多種的混合。

所述外層包覆料為熱固性樹脂，熱固性樹脂A?組份為液體環氧樹脂或不飽和聚酯，B?組份為相應的固化組份。

所述導熱填料為金屬鋁粉或銅粉、石墨粉，導熱填料占包覆料質量的0.1%～0.8%。

本發明提出的多孔基相變儲熱顆粒的制備方法為：采用真空吸附法利用多孔火山巖孔隙吸附儲存固-液相變材料，再采用沉浸法封裝，在火山巖顆粒表面包覆含有金屬粉或石墨粉的熱固性樹脂膜層，常溫固2～4天。

上述制備方法中，真空吸附法步驟如下：?

1）取烘干后的多孔集料放入錐形瓶中，抽取真空，并置于高于所選相變材料相變溫度的5～10℃水浴中，真空預熱0.5～1h；