[發明專利]一種有機復合相變儲能材料的可控制備方法

有效

• 申請號: 201510324828.7
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104927778B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 賈仕奎;王忠;陳立貴;付蕾;朱艷;楊昕
• 申請（專利權）人: 陜西理工學院
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C08L71/08;C08L23/06;C08L75/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于相變儲能材料的制備技術領域，具體涉及一種有機復合相變儲能材料的可控制備方法。

背景技術

相變儲能是利用相變材料的相變潛熱進行能量儲存的一項新型環保節能技術。由于相變儲能材料能夠在發生相變的過程中吸收或放出大量的熱有效存儲和釋放能量，并且具有熱效率和儲能密度高，貯熱容器體積小，以及相變前后溫度恒定等優點，在太陽能、建筑保溫、蓄熱調溫織物以及醫療等領域有著廣闊的應用前景。依據相變發生方式分為固-固、固-液、固-氣、液-氣相變材料，其中固-固與固-液相變材料具有較小的溫度波動與高的單位儲能密度，是極具實用價值的相變儲能材料。

在實際的開發應用中，以有機低分子烷烴、脂類、酸類和醇類作為相變材料的儲能介質具有獨特的優勢，如較高的相變焓、低的相變溫度、低的過冷度、無毒、性能穩定、性價比高、長期使用可靠性等而得到廣泛的關注。然而，這類相變材料也有著無法避免的不足就是在儲能過程中的導熱和封裝問題，導熱性差直接影響著相變放熱反應時間長、儲熱利用率低、容易產生過熱，從而降低了相變儲能的效率，而相變過程中的液態流動可能會造成封裝系統腐蝕和相變介質泄漏。通過吸附法或共混法將相變功能組份與熱穩定性高的支撐組份復合而獲得高導熱高儲能密度的定形相變儲能材料，該制備方法加工工藝簡單及生產過程無溶劑化且獲得的相變儲能材料可以保持相變過程的形狀穩定，成為國內外研究學者的研究亮點。

由于相變功能組份通常都采用低熔點高相變焓的有機材料，同時其黏度較高，而熱穩定性高的支撐材料一般采用高熔點聚合物或高導熱的多孔粒子。如何降低熔融混合過程中的有機相變功能組份的熱剪切破壞？如何提高相變功能組份與支撐組份間的分散混合性？因此，需要進一步尋求新的復合相變儲能材料制備方法和裝置解決上述問題，實現高速高效制備性能優異的相變儲能材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種有機復合相變儲能材料的可控制備方法，解決了現有物理共混法或靜態真空吸附法帶來的低熔點有機相變組份熱氧剪切破壞或吸附過程低分散流動性的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種有機復合相變儲能材料的可控制備方法，具體按以下步驟實施：

步驟1、將低熔點有機相變組份/聚合物復合材料或低熔點有機相變組份/多孔粒子復合材料放至熱壓腔體中，把上蓋蓋緊，打開真空泵抽真空；同時對熱壓腔體進行加熱；實現在真空條件下熔融塑化；

步驟2、打開超聲振蕩器，調節振幅和頻率，低熔點有機相變組份/聚合物復合材料或低熔點有機相變組份/多孔粒子復合材料在真空熔融狀態下進行振蕩分散混合；

步驟3、再次調節熱壓腔體的真空度，在振蕩的條件下進行動態真空吸附，獲得高分散低破壞的復合相變材料；

步驟4、從進水管處向冷卻水槽中注入冷水，再從出水管處流出，使步驟3得到的復合相變材料快速冷卻定型；

步驟5、關閉超聲振蕩器和真空泵，打開上蓋，取出定型后的復合相變材料。

本發明的特點還在于：

步驟1中低熔點有機相變組份/聚合物復合材料為聚乙二醇/高密度聚乙烯或聚乙二醇/熱塑性聚氨酯或石蠟/高密度聚乙烯。

步驟1中低熔點有機相變組份/多孔粒子復合材料為正十八烷/介孔二氧化硅或正十八烷/膨脹石墨或硬脂酸/膨脹石墨。

步驟1中真空泵抽真空時相對真空度范圍為-80kPa-0kPa。

步驟1中對熱壓腔體1的加熱范圍為常溫-300℃。

步驟2中超聲振蕩器的頻率范圍為20kHz-80kHz。

步驟2中在真空熔融狀態下進行振蕩分散混合的時間長度為：5min-15min。

步驟3中再次調節熱壓腔體的真空度，使熱壓腔體的真空度保持在-80kPa-(-70kPa)。

步驟3中在振蕩的條件下進行動態真空吸附的時間長度為：5min-60min。

采用一種有機復合相變儲能材料的可控制備裝置，具體結構為：包括熱壓腔體，熱壓腔體的上部連接有上蓋，上蓋連接有真空泵和超聲振蕩器，真空泵和超聲振蕩器均伸入熱壓腔體內部，熱壓腔體的底部設置有冷卻水槽，冷卻水槽的兩端分別為進水管和出水管，熱壓腔體的側壁上設置有加熱套，熱壓腔體的側壁上還插有壓力傳感器和熱電偶。