[發明專利]一種Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310545108.4
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103614119A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 李孔齋;吳冬冬;劉自松;王華;魏永剛;祝星;寧培洪;鄭燕娥
• 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Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法，屬于蓄熱材料技術領域。

背景技術

固液相變材料主要優點是價廉易得。但是固液相變儲熱材料存在過冷和相分離現象，會導致儲熱性能惡化，易產生泄露、污染環境、腐蝕物品、封裝容器價格高等缺點。

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。

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。

固液相變材料主要優點是價廉易得，但是固液相變儲熱材料存在過冷和相分離現象，會導致儲熱性能惡化，易產生泄露、污染環境、腐蝕物品、封裝容器價格高等缺點。所以，相變材料需要經容器封裝才能使用，目前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。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法。本方法中將鋅作為蓄熱材料，通過控制其表面氧化程度形成一層ZnO包裹住內核Zn，實現其微膠囊化的結構，Zn/ZnO包裹性蓄熱材料在高于鋅熔點的溫度時，ZnO能保證其結構的完整性，防止材料顆粒間的熔融燒結，本發明通過以下技術方案實現。

一種Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法，其具體步驟如下：

（1）首先將氧化鋅粉以20～40℃/min的升溫速率升至溫度為500～900℃，然后通入氫氣反應2～3h后，將溫度升至900～1200℃，即能獲得鋅蒸汽；

（2）向步驟（1）獲得鋅蒸汽中通入鋅蒸汽體積流量1％～50％的CO₂氣體，在600～650℃條件下反應1～30min，然后在持續通入相同體積流量的CO₂氣體的氣氛中自然冷卻至室溫，氣固分離后即制備得到Zn/ZnO包裹性蓄熱材料。

所述氫氣的通入量為0.5～1L/min。

本發明的有益效果是：本方法制備出來的納米粉體分散性好,粒徑分布均勻,蓄熱性能穩定,并且工藝操作簡單,易于控制,設備造價低廉,是一種具有產業化潛力的制備方法。

附圖說明

圖1是本發明Zn/ZnO包裹性蓄熱材料結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施例1

該Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法，其具體步驟如下：

（1）首先將5g氧化鋅粉以20℃/min的升溫速率升至溫度為500℃，然后通入氫氣反應2h后，將溫度升至900℃，即能獲得鋅蒸汽，氫氣的通入量為0.5L/min；

（2）向步驟（1）獲得鋅蒸汽中通入鋅蒸汽體積流量1％的CO₂氣體，在600℃條件下反應1min，然后在持續通入鋅蒸汽體積流量1％的CO₂氣體的氣氛中自然冷卻至室溫，氣固分離后即制備得到Zn/ZnO包裹性蓄熱材料，Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的結構示意圖如圖1所示。

實施例2

該Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法，其具體步驟如下：

（1）首先將5g氧化鋅粉以40℃/min的升溫速率升至溫度為900℃，然后通入氫氣反應3h后，將溫度升至1200℃，即能獲得鋅蒸汽，氫氣的通入量為1L/min；

（2）向步驟（1）獲得鋅蒸汽中通入鋅蒸汽體積流量50％的CO₂氣體，在650℃條件下反應30min，然后在持續通入鋅蒸汽體積流量50％的CO₂氣體的氣氛中自然冷卻至室溫，氣固分離后即制備得到Zn/ZnO包裹性蓄熱材料，Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的結構示意圖如圖1所示。

實施例3

一種Zn/ZnO包裹性蓄熱材料的制備方法，其具體步驟如下：