[發明專利]一種復合相變儲能材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410220101.X
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103992772A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 袁艷平;張楠;袁亞光;曹曉玲;余南陽
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，涉及復合相變儲能材料，尤其是一種脂肪酸低共熔混合物定形復合相變儲能材料及其制備方法，所述脂肪酸低共熔混合物定形復合相變儲能材料可用于空調冷凝熱的回收并用于生活熱水的制備。

背景技術

隨著我國經濟技術的不斷發展，暖通空調能耗處于高速增長時期，另外制備衛生熱水的能耗比例越來越大。隨著能源需求不斷增加，我國能源短缺問題日益突出，嚴重影響了我國經濟的發展。目前能量的回收再利用以提高能源利用效率是解決能源短缺問題的有效途徑之一。利用相變蓄熱(儲能)材料的潛熱對空調冷凝熱進行回收并制取生活熱水是提高能源利用率的一條有效途徑。空調冷凝熱回收用相變材料應具備合適的相變溫度、相變潛熱大、導熱性能強和熱穩定性好，制備簡單等要求。生活熱水水溫要達到45℃以上，相變材料的相變溫度需在50～60℃范圍內，且具有較高的相變潛熱和導熱系數，良好的熱穩定性。脂肪酸類相變材料因其過冷度小、熱容量大、無毒、熱穩定性和化學穩定性好等優點被廣泛應用于熱能儲存領域。然而其導熱系數較小、熔融態下容易泄漏的問題影響了其應用效果。膨脹石墨的質輕、孔隙率大和導熱系數高使得其成為改善相變材料導熱性能和泄漏問題的首選定形材料。

發明內容

為了提高能源利用效率，回收空調冷凝熱以制備生活熱水，本發明提供了一種復合相變儲能材料及其制備方法。該復合相變儲能材料具有合適的相變溫度、蓄熱密度大(相變潛熱大)、導熱系數高、熱穩定性好，相變過程無泄漏等，且制備方法具有操作簡單、成本低廉。

本發明技術方案如下：

一種復合相變儲能材料，由相變儲能材料和支撐材料復合而成；所述相變儲能材料是由棕櫚酸和硬脂酸經熔融混合而成，其中棕櫚酸的質量百分比為60～65％，硬脂酸的質量百分比為35～40％；所述支撐材料為膨脹石墨；所述相變儲能材料均勻吸附于膨脹石墨的孔隙中。

進一步的，本發明提供的復合相變儲能材料中，所述相變儲能材料與膨脹石墨的質量比為(9～13):1。

進一步的，本發明提供的復合相變儲能材料中，所述相變儲能材料的相變溫度為52～55℃，相變潛熱為175～185J/g；所述復合相變儲能材料的相變溫度為52～55℃，相變潛熱為160～170J/g。

一種復合相變儲能材料的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1：按照棕櫚酸與硬脂酸的質量比為(60～65):(35～40)的比例，將棕櫚酸與硬脂酸熔融共混，得到相變儲能材料。

步驟2：將步驟1所得相變儲能材料與膨脹石墨以不低于(9～13):1的質量比例進行混合，然后置于真空干燥箱中，在不低于所述相變儲能材料的相變溫度環境下，使得相變儲能材料充分吸附于膨脹石墨的孔隙中，得到初步的復合相變儲能材料；期間為使得相變儲能材料能夠均勻吸附于膨脹石墨的孔隙中，宜對相變儲能材料與膨脹石墨的混合物進行定時攪拌。

步驟3：將步驟所得初步的復合相變儲能材料靜置于65～70℃的烘箱2～3小時，使得過量吸附于膨脹石墨孔隙中的相變儲能材料從膨脹石墨孔隙中泄漏出來，最后除去泄漏出來的過量相變儲能材料，得到最終的復合相變儲能材料。

進一步的，步驟3中除去泄漏出來的過量相變儲能材料的具體方式為：采用其他吸附材料吸附從膨脹石墨孔隙中泄漏出來過量相變儲能材料。

本發明的有益效果是，本發明提供的復合相變儲能材料，具有適宜應用于空調冷凝熱回收制備生活熱水的相變溫度，蓄熱密度大(相變儲能材料的質量百分比高達90～93％)，導熱系數高，化學穩定性好。本發明提供的復合相變儲能材料，應用于空調冷凝熱回收制備生活熱水系統中，能夠提高能源的利用效率。膨脹石墨一方面提高了相變材料的導熱性能，一方面作為支撐材料起到定形阻止相變材料泄露的作用。同時本發明提供的復合相變儲能材料的制備方法簡單有效、成本低廉。

附圖說明

圖1為本發明提供的復合相變儲能材料的制備工藝流程示意圖。

圖2為本發明所制備棕櫚酸-硬脂酸質量比為62:38的脂肪酸低共熔混合物的差示掃描量熱儀測試曲線。

圖3為本發明實施例3～5和比較例1～7的熱處理前的數碼照片。

圖4為本發明實施例3～5和比較例1～7的熱處理后的數碼照片。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式對本發明專利進一步說明。