[發明專利]一種Al/Al2O3復合蓄熱材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210443155.3
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102925117A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李孔齋;劉自松;王華;魏永剛;祝星;杜云鵬;楊麗
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種Al/Al₂O₃復合蓄熱材料的制備方法，屬于蓄熱材料技術領域。

背景技術

相變蓄熱材料是指在一定的溫度范圍內，利用材料本身相態或結構的變化，自動地向環境吸收或釋放潛熱，對環境溫度進行調控的一類物質。相變蓄熱廣泛應用于工業、農業、建筑、紡織、電子產品、醫藥運輸等領域，是最有效的節能方式之一。高溫相變蓄熱可用于太陽能電站、磁流體發電、人造衛星、工業余熱回收等方面，特別是在余熱回收方面有很好的應用前景。

相變材料需要經容器封裝才能使用，其封裝方式主要有兩種：一是將相變材料整體封裝作為蓄熱元件；二是與其它材料復合制成復合蓄熱元件用于蓄熱系統。

微觀囊化即微膠囊化，是將相變材料通過一定的技術封裝在以有機高分子材料或無機化合物為殼的球形顆粒內，膠囊的粒徑在微米或納米數量級。膠囊化技術能很好地解決相變材料的泄漏及腐蝕問題，而且可以增加傳熱面積，改善傳熱效果。

Al是一種優良的高溫相變蓄熱材料，而Al₂O₃不溶于水，也不溶于酸和堿，耐高溫，是一種很好的惰性材料。本發明正是利用Al表面自身氧化層Al₂O₃封裝Al，制成Al/Al₂O₃復合蓄熱材料。

發明內容

本發明利用氧化鋁和碳在高溫條件下發生碳熱還原反應，將氧化鋁內部還原為Al，碳在高溫條件下生成氣體逸出，材料表面及氣體逸出孔表面氧化生成Al₂O₃層。

本發明提供一種Al/Al₂O₃復合蓄熱材料的制備方法，以硝酸鋁（Al(NO₃)₃·9H₂O）、碳粉為原料，氨水為沉淀劑，利用碳熱還原反應制備Al/Al₂O₃復合蓄熱材料，具體步驟如下：

（1）將硝酸鋁溶于去離子水中至濃度為0.25～2mol/L，然后加入碳粉攪拌分散均勻；

所述步驟（1）的碳粉為單質碳，如碳黑、活性炭等。

所述步驟（1）加入的碳粉與硝酸鋁的摩爾比為4～6︰1。

（2）在60～80℃及攪拌條件下，緩慢滴加氨水至步驟（1）的溶液pH達到10～11，然后恒溫老化2～4h；

所述步驟（2）中氨水的質量濃度為25～28％。

（3）待步驟（2）的溶液冷卻到室溫后進行抽濾，再干燥濾餅即得到前驅體Al(OH)₃/C復合粒子；

所述步驟（3）的干燥溫度為100～120℃，干燥時間為12～24h。

（4）將步驟（3）所得前驅體Al(OH)₃/C復合粒子在真空條件下進行焙燒，即得到Al/Al₂O₃復合蓄熱材料。

所述步驟（4）的焙燒溫度為1400～1700℃，焙燒時間為2～6h。

本發明制備的Al/Al₂O₃金屬基復合蓄熱材料，既兼備固體顯熱蓄熱材料和潛熱蓄熱材料兩者的優點，又克服了潛熱材料在相變時液固界面處的傳熱效果差、顯熱儲能材料蓄熱量小以及很難維持在一定的溫度下進行吸熱和放熱等缺點，它具有快速放熱和快速蓄熱以及蓄熱量大等特性。

所得Al/Al₂O₃復合蓄熱材料化學性質穩定，其耐高溫、抗腐蝕、導熱性好，且熱膨脹系數低，具有較高抗熱震性和硬度及良好的耐磨性能。本發明提供的方法工藝簡單，材料廉價便宜，易于推廣實現工業化生產。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

（1）將37.5g硝酸鋁溶于去離子水中至濃度為2mol/L，然后按碳粉與硝酸鋁的摩爾比為4︰1，加入碳黑攪拌分散均勻；

（2）在60℃及攪拌條件下，緩慢滴加質量濃度為25％的氨水至步驟（1）的溶液pH達到10，然后恒溫老化4h；

（3）待步驟（2）的溶液冷卻到室溫后進行抽濾，再在100℃下干燥濾餅24h，即得到前驅體Al(OH)₃/C復合粒子；