[發明專利]基于無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210324880.9
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102827585A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 方貴銀;單鋒;曹磊;陳智;李輝
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

技術領域

本發明屬于相變儲能材料領域，具體涉及一種基于無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料及其制備方法。

背景技術

相變儲能材料在其本身發生相變的過程中，吸收環境的熱量，并在需要時向環境放出熱量，從而達到控制周圍環境溫度和節能的目的。它在太陽能熱利用和熱能回收等領域都有廣泛的應用前景。

相變儲能材料是一種熔化時吸熱、凝結時放熱的材料。目前常用的相變儲能材料主要包括無機物和有機物兩大類。絕大多數無機物相變儲能材料具有腐蝕性、且在相變過程中具有過冷和相分離等缺點，影響了其儲熱性能；而有機物相變儲能材料不僅腐蝕性小，且在相變過程中幾乎沒有相分離等缺點，具有化學性能穩定、價格便宜等優點。但有機相變儲能材料存在導熱系數低等缺點，從而降低了其儲熱性能。另外，由于相變儲能材料在吸熱熔化時變成了液態，因此需要容器封裝，這也限制了相變儲能材料的使用場合。

發明內容

發明目的：本發明針對現有相變儲能材料存在的種種不足，提出了基于無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料。

本發明的另一目的在于提供這種基于無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料的制備方法。

技術方案：本發明基于無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料，它是將石蠟有機相變儲能材料的外部用無機二氧化硅外殼材料進行封裝。制備成的具有無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料，強化了儲、放熱過程的傳熱，解決了相變儲能材料液相泄漏問題。該相變儲能材料的相變溫度為55—58℃，相變潛熱為83—156?kJ/kg，無過冷和相分離現象，無毒、無腐蝕性，無液相泄漏，性能穩定。

所述石蠟有機相變儲能材料主要由直鏈烴混合而成，其性質接近飽和碳氫化合物，分子通式為C_nH_2n+2，n取20～50，其凝固溫度為32～56℃，熔化溫度為36～60℃，凝固潛熱為150～235kJ/kg，熔化潛熱為160～248kJ/kg。無機二氧化硅外殼材料的分子式為SiO₂，無毒、無腐蝕性，不可燃，性能穩定。

基于無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）有機相變儲能材料石蠟乳狀液制備

將15～20重量份石蠟有機相變儲能材料、100～150重量份蒸餾水和2～3重量份十二烷基硫酸鈉分別加入到燒杯中，快速攪拌該混合溶液，溫度控制在70～80℃，制備出有機相變儲能材料石蠟乳狀液；

（2）無機二氧化硅溶膠溶液的制備

將15～25重量份甲基三乙氧基硅烷、15～25重量份無水乙醇和25～40重量份蒸餾水分別加入到另一個燒杯中，并向燒杯中滴入少許鹽酸將該混合物的PH值調節到2～3，攪拌該混合物，其溫度控制在50～60℃，制備出微封裝前驅體無機二氧化硅溶膠溶液；

（3）具有無機材料外殼封裝的有機相變儲能材料的制備

將步驟（1）制備所得的有機相變儲能材料石蠟乳狀液均勻攪拌，其溫度控制在70～80℃，并向燒杯中滴入少許氨水溶液將該乳狀液的PH值調節到9～10，然后將步驟（2）制得的前驅體無機二氧化硅溶膠溶液通過滴液漏斗逐滴地加入到上述的石蠟乳狀液中，并勻速攪拌該混合溶液，其溫度控制在70～80℃；

最后，用濾紙過濾該混合溶液得到無機材料外殼微封裝的有機相變儲能材料，將該復合相變儲能材料在真空干燥箱中干燥22～24小時，干燥箱的溫度控制在50～60℃，得到無機二氧化硅外殼封裝的有機石蠟相變儲能材料。

優選地，步驟（1）中，混合溶液在800?轉/分鐘的轉速下攪拌60分鐘。

優選地，步驟（2）中，混合物在400?轉/分鐘的轉速下攪拌30分鐘。

優選地，步驟（3）中，有機相變儲能材料石蠟乳狀液在300?轉/分鐘的轉速下均勻攪拌；將前驅體無機二氧化硅溶膠溶液通過滴液漏斗逐滴地加入到上述的石蠟乳狀液中，并在300?轉/分鐘的轉速下攪拌該混合溶液120分鐘。

有益效果：本發明采用無機材料外殼微封裝有機相變儲能材料可以抑制有機相變儲能材料的可燃性，同時可以阻隔有機相變儲能材料與外界環境之間的相互影響，與現有技術相比，其顯著優點是：

（1）有機相變儲能材料被封裝在無機外殼材料內，可防止相變儲能材料在吸熱熔化時滲出，同時可提高復合相變儲能材料的熱穩定性和導熱性能；

（2）該復合相變儲能材料無毒、無腐蝕性，無過冷和相分離現象，相變體積變化小，性能穩定，可長期使用；

（3）該復合相變儲能材料制備成本較低，具有較好的可操作性。

附圖說明