[發明專利]一種三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料

有效

• 申請號: 201610034344.3
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105647482B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 李湘祁;魏海婷;林性水;謝秀珍
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料，其是將碳夾層式的膨脹蛭石/碳復合物經酸活化處理形成的改性膨脹蛭石為支撐基體，加入熔化的三元脂肪酸共晶混合物，通過真空浸漬吸附法制得三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料，其中三元脂肪酸共晶混合物所占重量百分數為39.7%~64.4%。本發明所得復合相變儲能材料不僅具有高的導熱系數和相變焓值，且不泄漏、熱穩定性好、制備方法簡單、成本低廉、節能環保，解決了目前儲能材料相變焓值低以及導熱系數低的問題，且所得復合相變儲能材料的相變溫度可通過脂肪酸的種類和質量比進行調整控制，進一步拓寬了該復合相變儲能材料的應用領域。

技術領域

本發明屬于節能儲能材料技術領域，具體涉及一種三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料及其制備方法。

背景技術

社會經濟和科學技術的快速發展，對能源的有效使用提出了更高的要求，因此推動了節能材料的發展。相變儲能材料又稱為潛熱儲存材料，是一種通過相變潛熱達到能量存儲、轉換和有效利用的材料。利用相變儲能材料可以解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾，這是目前緩解能源短缺的有效途徑之一。

相變儲能材料可分為無機相變材料和有機相變材料，有機相變材料中的脂肪酸類相變材料因其具有合適的相變溫度范圍、高熱容量、在相變過程中無過冷現象、無毒、無腐蝕性、化學穩定性好、成本低、不易燃、體積變化率小等優點，成為最具應用潛力的相變儲能材料之一。雖然脂肪酸作為儲能材料，符合理想相變材料的要求，但脂肪酸相變材料在固-液相變時易出現液相泄漏問題。常用解決液相泄露的辦法是通過與多孔材料復合制備得復合相變儲能材料。多孔材料通過孔道的表面張力、氫鍵作用力以及毛細管力將相變材料有效的固載于孔道中。常見的多孔材料有膨脹珍珠巖、活性炭、蒙脫土、膨脹蛭石等。中國專利CN 101560377A公開了一種以泡沫金屬為支撐基體，在一定程度上解決了相變材料液相泄漏問題，但所用的多孔材料存在比表面積小、孔隙率低、孔徑狹窄等缺點，導致其在實際運用中傳熱性能差、蓄熱量利用率低。中國專利CN 102531506A公開了一種以多孔基質為吸附載體、石蠟為相變儲能材料，通過攪拌混合得到復合相變材料，該方法制備工藝簡單，材料成本低廉，但低導熱系數限制了該材料的廣泛應用。中國專利CN 103694963A公開了一種以多孔化和石墨化的炭微球作為支撐基體，來提高石蠟復合相變材料的導熱系數。該方法制得的石蠟復合相變材料的導熱系數較高，但是由于支撐基體對石蠟的吸附量較少而導致復合相變材料的相變潛熱較低，因此限制了其廣泛應用。因此，開發一種具有高比表面積、高孔隙率、導熱性能好且價格便宜的支撐基體對于相變儲能材料的有效利用及應用推廣具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料，其針對現有復合相變儲能材料低相變潛熱和低導熱系數的缺陷，提供了一種將碳夾層式的膨脹蛭石/碳復合材料經酸活化處理形成的改性膨脹蛭石為支撐基體，再與三元脂肪酸有機相變材料復合得三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料，該材料具有儲熱能力優異、導熱性能好和循環性能好等優點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種三元脂肪酸/改性膨脹蛭石復合相變儲能材料，其是由三元脂肪酸共晶混合物和改性膨脹蛭石復合而成，其中三元脂肪酸共晶混合物所占重量百分數為39.7%~64.4%。

所述三元脂肪酸共晶混合物為癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸中任意3種的共晶混合物；其制備方法是根據所需要的相變溫度選擇用于混合的脂肪酸原料并明確原料配比，然后將選定原料按比例放入高于相變點20~30℃的恒溫水浴鍋中加熱攪拌30~60min，再超聲2~5min后得到所述三元脂肪酸共晶混合物。

三元脂肪酸組元的選取可視使用環境溫度確定相變溫度，并綜合考慮制備工藝的簡便性和共晶混合物熔點的適用性，優選癸酸/月桂酸/豆蔻酸三元共晶混合物，或豆蔻酸/棕櫚酸/硬脂酸三元共晶混合物，癸酸/豆蔻酸/硬脂酸三元共晶混合物，或癸酸/棕櫚酸/硬脂酸三元共晶混合物；