[發(fā)明專利]一種復合相變蓄熱材料、微膠囊及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106701032B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 張旭東;鄧中山;盛磊;劉靜
• 申請（專利權）人: 云南科威液態(tài)金屬谷研發(fā)有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

本發(fā)明提供了一種復合相變蓄熱材料、微膠囊及其制備方法。所述復合相變蓄熱材料包括液態(tài)金屬和石蠟；其中，所述液態(tài)金屬的熔點和所述石蠟的熔點的差值的絕對值不大于5℃。本發(fā)明所提供的復合相變蓄熱材料在顯熱蓄熱和相變蓄熱過程中無明顯的相分離，蓄熱材料的體積基本保持不變，蓄熱的反應時間短，本發(fā)明的蓄熱材料和微膠囊分別滿足了一次性蓄熱材料和循環(huán)使用的蓄熱微膠囊的需求，能被廣泛地應用于航空航天、潛艇、絲織工業(yè)以及建筑節(jié)能等領域中。

技術領域

本發(fā)明涉及相變蓄能領域，更具體地，涉及一種復合相變熱材料、微膠囊及其制備方法。

背景技術

隨著能源環(huán)境的日益嚴峻，迫切需要在高效能源、節(jié)能技術、清潔能源和可再生能源等領域取得進展。相變儲能是提高能源利用效率和保護環(huán)境的重要技術，是緩解能源供應雙方在時間、強度以及地點不匹配的有效方式。相變材料是相變儲能技術的核心。相變材料是一種能夠儲存熱能的新型化學材料，它在相變溫度時發(fā)生物相變化，并伴隨著吸收或放出熱量，可以用來調控周圍環(huán)境的溫度或用來儲存熱量。

微膠囊相變儲熱材料是一種新型相變儲能材料，普遍采用石蠟或鹽類作為相變材料，以三聚氰胺甲醛樹脂、聚脲醛樹脂、聚氨樹脂等化學穩(wěn)定性較好的縮聚類高分子材料作為微膠囊壁材，可用于絲織工業(yè)、建筑節(jié)能設施、航空航天以及潛艇等能量儲存領域。但是由于相變材料本身的局限性，此類相變材料存在著導熱率低、反應時間長、相變時體積變化大等問題。

發(fā)明內容

針對目前石蠟相變儲熱材料存在的缺點，本發(fā)明基于液態(tài)金屬的固液相變熱與石蠟固液相變熱相當，利用液態(tài)金屬良好的導熱性和熱膨脹性，提出了一種復合相變蓄熱材料、微膠囊及其制備方法，用于解決單介質石蠟在相變過程中存在熱導率低，體積變化率大的問題。

本發(fā)明的第一目的在于提供一種復合相變蓄熱材料，包括液態(tài)金屬和石蠟；其中，所述液態(tài)金屬的熔點和所述石蠟的熔點的差值的絕對值不大于5℃。

其中，液態(tài)金屬是一種新型的相變材料。單位體積下，液態(tài)金屬固液相變熱與石蠟固液相變熱相當。液態(tài)金屬具有遠高于空氣、水、石蠟等物質的熱導率，采用液態(tài)金屬作為蓄熱介質，可以快速完成吸熱-放熱過程；液態(tài)金屬在凝固時體積膨脹，與石蠟在凝固時體積縮小相反，使得相變蓄熱材料的體積基本不變。另外，由于兩者的熔點相近，熔點的差值的絕對值不大于5℃，該蓄熱材料不會發(fā)生明顯的相分離。

本發(fā)明的蓄熱材料在使用時，當溫度低于石蠟和液態(tài)金屬的熔點時，石蠟和液態(tài)金屬顯熱蓄熱；當溫度高于石蠟和液態(tài)金屬的熔點時，石蠟和液態(tài)金屬相變蓄熱。另外，由于液態(tài)金屬的導熱率較高，蓄熱的反應時間短。

優(yōu)選地，液態(tài)金屬的熔點比石蠟的熔點高0-5℃，優(yōu)選0-3℃，更優(yōu)選1-2℃。當石蠟加熱至熔點使之熔化，將熔點下熔化的石蠟與熔化的液態(tài)金屬均勻混合時，溫度較低的石蠟會從液態(tài)金屬吸熱，使液態(tài)金屬凝固，能更有效地保證微膠囊的體積不變。

為了能更好的保證蓄熱材料的體積不變，在一個實施例中，石蠟以顆粒狀被包裹在液態(tài)金屬中。其中，在保證液態(tài)金屬將石蠟包裹的前提下，分散顆粒狀的石蠟可以作為一個整體被注入液態(tài)金屬中，也可以以單個顆粒狀的形式分散在液態(tài)金屬中。即，所述石蠟在熔化狀態(tài)以若干液滴狀被注入所述液態(tài)金屬中，所述液滴狀的石蠟聚集成一個大顆粒被所述液態(tài)金屬包裹或所述石蠟以若干顆粒狀分散在所述液態(tài)金屬中。本文中的“若干”為一個或多個，多個為2個或2個以上。

在該實施例中，為了使石蠟更好地被包裹在液態(tài)金屬中，液態(tài)金屬的熔點通常比石蠟的熔點高1-2℃。當石蠟加熱至熔點使之熔化，將熔點下熔化的石蠟以顆粒狀被包裹在熔化液態(tài)金屬中時，溫度較低的石蠟會從液態(tài)金屬吸熱，使液態(tài)金屬凝固，形成內部為石蠟液體，表面為液態(tài)金屬固體的材料，這樣石蠟能更好且更完整地被包裹在液態(tài)金屬中。