[發明專利]一種膨脹石墨復合蓄熱材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310274286.8
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103289654A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 胡軍;鄭茂盛;余歷軍;趙源;滕海鵬
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C09K5/16
• 分類號: C09K5/16
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種膨脹石墨復合材料Ca_xM_y(OH)_2(x+y)?·2H₂O?/C及其制備方法和應用。

背景技術

目前，?化學蓄熱是一種高效的蓄熱技術，具有非常好的發展前景，其儲能密度比相變蓄熱要大一個數量級。氫氧化鈣化學蓄熱材料具有穩定性好、儲能密度高、循環性好、空隙率合適等特點，是一種非常好的太陽能化學反應蓄熱方式。但其脫水動力學速度過慢嚴重制約這種材料的規模化應用，開發復合材料是提高其脫水動力學性能的主要手段，其中降低熱分解反應的溫度和提高復合材料內部傳質傳熱性能是提高其脫水動力學的關鍵。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種膨脹石墨復合材料Ca_xM_y(OH)_2(x+y)?·2H₂O?/C，以降低反應蓄熱所需的溫度，解決太陽能化學蓄熱材料的脫水動力學問題；

本發明另一目的是提供上述膨脹石墨復合材料的制備方法。

本發明實現過程如下：

分子式Ca_xM_y(OH)_2(x+y)?·2H₂O?/C表示的膨脹石墨復合材料，其中M為Co、Ni或Zn，x/y為0.25～4，C表示膨脹石墨，Ca_xM_y(OH)_2(x+y)?·2H₂O與C的重量比為0.25～0.5。

上述的膨脹石墨復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將氫氧化鈣溶于40～90℃水中；

（2）加入MO充分攪拌，M為Co、Ni或Zn；

（3）加入膨脹石墨超聲振動；

（4）靜置陳化；

（5）加熱蒸干水分即得膨脹石墨復合材料。

上述膨脹石墨復合材料可應用于化學儲能中。

以下以Ca_xZn_y(OH)_2(x+y)?·2H₂O?/C的制備方程式為例說明本發明的制備原理。

本發明的優點與積極效果：本發明提出了一種膨脹石墨復合材料，把氫氧化鈣與過渡金屬氧化物制成納米復合材料，并儲放在多孔膨脹石墨基體中，避免了這些微粒在吸熱放熱反應中再次聚合在一起，多孔膨脹石墨基體的存在可以有效地提高蒸汽的傳熱性能以及減少反應過程中固相的膨脹和收縮對反應的影響。

附圖說明

圖1為復合材料的微觀組織；

圖2為復合材料的在對應點的能譜圖；

圖3為復合材料熱重圖。

具體實施方式

為進一步了解本發明的發明內容和特點，用以下實施例作進一步的詳細說明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

實施例1

向燒杯中加入1000?mL蒸餾水并加熱至330?K，加入74?mg氫氧化鈣，攪拌使其充分溶解，將81?mg氧化鋅加入到氫氧化鈣溶液中，不斷攪拌下連續反應12?h，得到乳白色的懸浮液。將質量為200mg，半徑為2.5?cm長度為5?cm的圓柱型蜂窩狀膨脹石墨加至懸浮液中，在330?K的溫度下超聲振動24?h，在293?K的溫度下靜置約12?h后，在373?K的溫度下烘干，取出膨脹石墨漂洗1-2次，然后在323?k的烘箱中干燥5?h即可制成膨脹石墨基CaZn_1.03(OH)_4.06·2H₂O/C復合太陽能化學蓄熱材料。微觀分析表明該材料具有無定型的晶體結構，能夠實現納米級的復合，其常壓下的平均脫水分解溫度約為350?℃，與單純的氫氧化鈣相比降低了約150?℃。儲能密度約為95.7?kJ/kg。對應的微觀組織見圖1所示，對應點的能譜分析見圖2所示，該復合材料熱重分析見圖3所示。

實施例2