[發明專利]一種石墨烯導熱增強相變儲能材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611112025.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106590541B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 黃國波;陳素清
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 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

本發明涉及一種相變儲能材料，特別涉及一種石墨烯導熱增強相變儲能材料的制備方法。一種石墨烯導熱增強相變儲能材料的制備方法，將癸酸和十二醇組成的混合物在超聲和攪拌下升溫至混合物完全熔化，再加入功能化石墨烯（CTAB?RGO），超聲并攪拌混合，自然冷卻至室溫后，碾磨至粉狀，制得CTAB?RGO/CA?LA復合材料，即為所述的石墨烯導熱增強相變儲能材料。該方法得到的材料用表面活性劑對石墨烯進行功能化改性，提高在介質（脂肪酸類和醇類固液相變材料）的分散性，從而有效解決了導熱增強型復合相變儲能材料的均勻性、穩定性問題。

技術領域

本發明涉及一種相變儲能材料，特別涉及一種石墨烯導熱增強相變儲能材料的制備方法。

背景技術

相變儲能是利用物質的物理相轉變來進行能量有效的儲存和釋放，來提高能源利用效率，進而實現節能的目的，在能源的合理配置中起著重要的作用。用于相變儲能的材料主要有無機、有機和復合材料三大類。無機類與有機類相變儲能材料存在一定的缺陷，在實際應用中存在各種問題，而復合相變儲能材料克服了單一組分相變材料的不足，具有儲能密度高、利用效果好、適用范圍廣等特點。通常利用摻雜方法將一些導熱系數高的微粒加入到相變材料中，獲得高相變焓值、導熱性能優異、定型效果好的導熱增強型復合相變儲能材料，已成為目前相變儲能研究領域的熱點之一。

近年來，國內外學者利用借助超聲或加入表面活性劑的方法制備出導熱增強型相變儲能材料。例如，Wu等通過超聲和表面活性劑的輔助作用，將納米銅(Cu)分散到熔化石蠟中制備了Cu/石蠟納米流體相變儲能材料，1wt％納米Cu的加入使相變材料的降溫速率明顯加快，降溫時間縮短了28％。Wang J等將多壁碳納米管(MWNTs)摻入十六酸(PA)中制備PA/MWNTs復合相變儲能材料。添加量為1wt％的PA/MWNTS復合相變材料導熱系數為0.33W/(m·K)，相比純PA導熱增強率高達30％。還有，Wang W等將β-氮化鋁(β-AlN)粉末、二元醇(PEG1000)和SiO₂溶膠混合在一起，制備出具有復合相變儲能材料。研究結果表明，當β-AlN的量由5％增加到30％時，復合材料的導熱系數增加了近1倍。盡管通過摻雜制備方法能有效提高復合相變材料的導熱系數，但導熱增強的納米粒子由于比表面積、表面能大，容易發生團聚和沉降，致使制備的材料存在均勻性差、性能不穩定等問題。因此，開發均勻分散、性能優異的導熱增強型復合相變儲能材料對于提高能源利用率具有重要的實際意義。

石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料，具有高導熱率、高強度、高導電率和高比表面積等特性，其中單層石墨烯的導熱系數高達5300W/(m·K)可作為導熱增強劑提高相變儲能材料的導熱性能。通過直接摻雜制備復合相變儲能材料時，由于石墨烯片層具有大的比表面積和高的表面能，往往存在分散不均問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯導熱增強相變儲能材料的制備方法，該方法得到的材料用表面活性劑對石墨烯進行功能化改性，提高在介質(脂肪酸類和醇類固液相變材料)的分散性，從而有效解決了導熱增強型復合相變儲能材料的均勻性、穩定性問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種石墨烯導熱增強相變儲能材料的制備方法，將癸酸和十二醇組成的混合物在超聲和攪拌下升溫至混合物完全熔化，再加入功能化石墨烯(CTAB-RGO)，超聲并攪拌混合，自然冷卻至室溫后，碾磨至粉狀，制得CTAB-RGO/CA-LA復合材料，即為所述的石墨烯導熱增強相變儲能材料。

作為優選，攪拌混合時間為4-6小時。

作為優選，攪拌混合的攪拌速率為200-500轉/分鐘，超聲強度400-500Wcm^-2，超聲頻率為4kHz。

作為優選，該石墨烯導熱增強相變儲能材料包括以下重量分數計的組分：50-60％癸酸(CA)、40-50％十二醇(LA)，以及以癸酸和十二醇的總重量為100％計的功能化石墨烯(CTAB-RGO)0.1-12％。