[發(fā)明專利]吸附材料與其形成方法與吸附式熱泵

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610064521.2
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN106890626A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建宏;黃蒨蕓;康育豪;鄭名山;彭姍翎
• 申請（專利權(quán)）人: 財團法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;F25B17/08
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于吸附材料，更特別關(guān)于其形成方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

相較于氣體壓縮機制冷技術(shù)，吸附式制冷技術(shù)具有穩(wěn)定可靠、節(jié)能環(huán)保、無噪音等優(yōu)點。吸附式熱泵藉由材料吸收熱能并釋放水氣，于冷端吸附凝結(jié)水氣，周期性的冷卻和加熱吸附材料，使熱能轉(zhuǎn)換為冷能。理論上，吸附劑的制冷能力指標(biāo)(Specific Cooling Power，SCP)與其吸附量、吸脫附的速度，以及熱交換有關(guān)。一般多孔性材料能吸附的水量僅為其孔洞內(nèi)的體積，因吸附性有限而使其難以在吸附熱汞的空調(diào)應(yīng)用上擔(dān)當(dāng)大任。現(xiàn)有材料存在吸附量不高及吸附速率過慢問題，常見改善手法為增加比表面積、加大孔洞尺寸、或增加高熱導(dǎo)材料。然而上述方法存在許多問題，比如材料熱傳導(dǎo)特性下降、脫附速率降低、孔洞加大造成結(jié)構(gòu)亦崩解，造成循環(huán)性降低。

綜上所述，目前亟需新的吸附材料以進一步應(yīng)用于熱泵中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種在吸附量、脫附量與脫附時間方面均優(yōu)的吸附材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種形成上述吸附材料的方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種利用上述吸附材料的吸附式熱泵。

本發(fā)明一實施例提供的吸附材料，包括：石墨烯卷，是石墨烯片沿著軸心卷繞而成，且石墨烯卷垂直于軸心的剖面為螺旋狀；以及改質(zhì)劑，接枝至石墨烯卷的層間與外側(cè)上，且改質(zhì)劑具有親水基。

本發(fā)明一實施例提供的吸附材料的形成方法，包括：(a)混合石墨與插層劑，以形成第一插層石墨；(b)混合第一插層石墨與改質(zhì)劑后，施加微波至混合物以形成第二插層石墨；(c)將第二插層石墨置于醇類中進行超音波震蕩，以形成 吸附材料，其中吸附材料包括：石墨烯卷，是石墨烯片沿著軸心卷繞而成，且石墨烯卷垂直于軸心的剖面為螺旋狀；以及改質(zhì)劑，接枝至石墨烯卷的層間與外側(cè)上，且改質(zhì)劑具有親水基。

本發(fā)明一實施例提供的吸附式熱泵，包括：吸附/脫附部份，具有吸附材料以吸附/脫附制冷劑；蒸發(fā)部份，用以蒸發(fā)制冷劑，且蒸發(fā)部份連接至吸附/脫附部份；以及冷凝部份，用以冷凝制冷劑，且冷凝部份連接至吸附/脫附部份，其中吸附材料包括：石墨烯卷，是石墨烯片沿著軸心卷繞而成，且石墨烯卷垂直于軸心的剖面為螺旋狀；以及改質(zhì)劑，接枝至石墨烯卷的層間與外側(cè)上，且改質(zhì)劑具有親水基。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的吸附材料在吸附量、脫附量與脫附時間方面均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的硅膠、分子篩4A、以及石墨烯卷與PMAA，可用于熱泵中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例中的吸附材料的剖面圖；

圖2是本發(fā)明一實施例中的吸附式熱泵的示意圖；

圖3A、圖3B、圖4A與圖4B是本發(fā)明一實施例中的產(chǎn)物的TEM圖；

圖5是本發(fā)明一實施例中的產(chǎn)物于干燥狀態(tài)與吸水狀態(tài)的XRD圖譜；

圖6是本發(fā)明實施例中，PMAA、石墨烯卷、與接枝PMAA的石墨烯卷的IR圖譜；

圖7是本發(fā)明一實施例中的不同吸附材料的吸附量對時間的曲線；

圖8是本發(fā)明一實施例中的不同吸附材料的脫附量對時間的曲線；

其中，符號說明

10 吸附材料； 11 石墨烯卷；

13 軸心； 15 改質(zhì)劑；

20 吸附式熱泵； 21 吸附/脫附部份；

23 制冷劑； 25 蒸發(fā)部份；

27 冷凝部份。

具體實施方式

本發(fā)明一實施例提供吸附材料的形成方法。首先，(a)混合石墨與插層劑， 以形成第一插層石墨。上述插層劑可為硫酸、過氯酸、硝酸、磷酸、硬脂酸、或上述的組合。舉例來說，可將石墨置于插層劑如過氯酸與硝酸的溶液后，攪拌至石墨不再起泡，即得第一插層石墨。